鋰電池陽極材質膨脹難攻克 美中研發團隊各推出新方案

據外媒報道，由于其高能量密度，硅已成為鋰離子電池的一種有吸引力的陽極材料。然而，在充電周期中，當電池單元中的硅與鋰相互作用時，其膨脹和收縮可以達到300%。隨著時間的推移，它會明顯降低電池的性能，短路，最終導致電池報廢。為了改善上述缺點，并普遍保持電池的能量密度，目前使用一氧化硅（SiOx，x≈1）作為鋰離子電池的陽極。

硅基氧化物陽極的應用硅基氧化物的可逆比容量高，循環性能也有所提高。然而，這種材料的體積變化是不可避免的，并且其導電性較弱。目前，為了解決上述技術問題，已經進行了大量的研究工作。現在，中國和美國的研究團隊已經發表了自己的研究成果，并發現了兩種新的改進方法。美國團隊的研究成果：無粘合劑硅基氧化物/碳復合材料肯塔基大學的研究團隊將硅基氧化物顆粒與卡夫木質素混合，合成了一種高性能無粘合劑硅基氧化物/碳組合材料（無粘合劑SiOx/C），用于制備鋰離子電池的電極。木質素經過熱處理后形成導電基質，可以容納大量的硅基氧化物顆粒，確保電子導電性和連接性，并適應鋰化/脫鋰過程中的體積變化。這種材料不需要使用傳統的粘合劑或導電劑。由這種復合材料制成的電極的性能是優異的。與體積變化率相對較小（160%）的硅基氧化物電極相比，其機械和電化學性能優異，木質素-碳基體更具彈性，能夠適應體積變化。中國團隊的研究成果：微型SiOx/C核殼復合材料。中國的研究團隊開發了一種制備微SiOx/C核殼復合材料的有效解決方案。研究團隊將檸檬酸與球磨制備的硅基氧化物混合碳化，然后獲得具有均勻紋理的SiOx微核和檸檬酸碳殼的SiOx/C核殼復合材料。碳殼極大地提高了硅基氧化物的導電性，并緩解了在適應鋰化/除鋰反應過程中的體積變化。由SiOx/C復合材料制成的電極具有1296.3mAh/g的可逆比容量和99.8%的庫侖效率。經過200次充電和放電，容量保持率為65.1%（843.5mAh/g）。據研究團隊介紹，該復合材料的放電效率優異，這種方法可以實現批量生產，具有成本效益，可以批量生產由SiOx/C復合材料制成的高性能陽極材料。據外媒報道，由于其高能量密度，硅已成為鋰離子電池的一種有吸引力的陽極材料。然而，在充電周期中，當電池單元中的硅與鋰相互作用時，其膨脹和收縮可以達到300%。隨著時間的推移，它會明顯降低電池的性能，短路，最終導致電池報廢。為了改善上述缺點，并普遍保持電池的能量密度，目前使用一氧化硅（SiOx，x≈1）作為鋰離子電池的陽極。

硅基氧化物陽極的應用硅基氧化物的可逆比容量高，循環性能也有所提高。然而，這種材料的體積變化是不可避免的，并且其導電性較弱。目前，為了解決上述技術問題，已經進行了大量的研究工作。現在，中國和美國的研究團隊已經發表了自己的研究成果，并發現了兩種新的改進方法。美國團隊的研究成果：無粘合劑硅基氧化物/碳復合材料肯塔基大學的研究團隊將硅基氧化物顆粒與卡夫木質素混合，合成了一種高性能無粘合劑硅基氧化物/碳組合材料（無粘合劑SiOx/C），用于制備鋰離子電池的電極。木質素經過熱處理后形成導電基質，可以容納大量的硅基氧化物顆粒，確保電子導電性和連接性，并適應鋰化/脫鋰過程中的體積變化。這個……

材料不需要使用傳統的粘合劑或導電劑。由這種復合材料制成的電極的性能是優異的。與體積變化率相對較小（160%）的硅基氧化物電極相比，其機械和電化學性能優異，木質素-碳基體更具彈性，能夠適應體積變化。中國團隊的研究成果：微型SiOx/C核殼復合材料。中國的研究團隊開發了一種制備微SiOx/C核殼復合材料的有效解決方案。研究團隊將檸檬酸與球磨制備的硅基氧化物混合碳化，然后獲得具有均勻紋理的SiOx微核和檸檬酸碳殼的SiOx/C核殼復合材料。碳殼極大地提高了硅基氧化物的導電性，并緩解了在適應鋰化/除鋰反應過程中的體積變化。由SiOx/C復合材料制成的電極具有1296.3mAh/g的可逆比容量和99.8%的庫侖效率。經過200次充電和放電，容量保持率為65.1%（843.5mAh/g）。據研究團隊介紹，該復合材料的放電效率優異，這種方法可以實現批量生產，具有成本效益，可以批量生產由SiOx/C復合材料制成的高性能陽極材料。

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