谷研試劑-硅海綿可替代鋰離子電池中的石墨組件

【資料簡介】

硅海綿可替代鋰離子電池中的石墨組件

　　據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，美國科學家找到一種方法用硅海綿替代石墨作為可充電鋰離子電池內(nèi)的元件，借此可研制出持續(xù)時間更長且性能更強的電池，用于商用電子設(shè)備和電動汽車上。研究發(fā)表在美國化學學會本月出版的《材料化學》雜志上。

　　這項研究由萊斯大學和洛克希德—馬丁公司攜手進行，研究的、萊斯大學化學和生物分子工程學教授斯巴尼·利薩-比斯沃爾和該大學科學家曼都瑞·薩克爾撰文指出，借用他們研發(fā)的這一過程，能將比自身重4倍的物體存儲在鋰中。

　　硅是地球上zui常見的元素之一，能替代石墨作為電池內(nèi)的陽極。此前該團隊就發(fā)現(xiàn)，多孔硅吸收鋰的能力是石墨的10倍多。這是因為硅吸收鋰離子后會延展，像海綿一樣的構(gòu)造賦予了硅在電池內(nèi)部生長的余地，同時也不會對電池的性能造成損害。2010年，該團隊發(fā)現(xiàn)當硅海棉擁有1微米寬、12微米深的小孔時，能在電池領(lǐng)域大展拳腳，但當時的固體硅基座無法吸收鋰，仍然有待改進。

　　在研究中科學家發(fā)現(xiàn)，用來制造這些小孔的電化學蝕刻過程能將海綿同基座分開，基座接著可以被重新使用，制造出更多海綿。研究人員稱，從一個標準的250微米厚的硅晶圓上，至少可以提取到4塊這樣的海綿。而其一旦被從硅晶圓上提取出來，上、下都是打開著的，通過將其浸入一個導電的聚合物黏結(jié)劑聚丙烯腈(PAN)內(nèi)，就可大大增強其導電性。

　　科學家由此得到了一塊堅硬的薄膜，其能被依附到一個集電器上并放置于電池結(jié)構(gòu)內(nèi)，并zui終借用這一過程制造出了一款鋰離子電池，其放電能力高達每克1260毫安時，這使其使用壽命更長。

　　研究人員在比較中發(fā)現(xiàn)，使用薄膜之前，電池的初始放電容量是每克757毫安時，但第二次充放電循環(huán)之后，放電容量就開始迅速下降，并在經(jīng)過15次循環(huán)后*消失殆盡;而經(jīng)過處理的薄膜在4次循環(huán)后就即開始增加放電容量，多孔硅表現(xiàn)得特別明顯，經(jīng)過20次循環(huán)后，電池的放電容量仍然完好無損。

　　目前，科學家正在研究有望能大大增加充放電循環(huán)次數(shù)的技術(shù)，以便能研發(fā)出可持續(xù)使用幾年的電池。