改進(jìn)鋰離子電池的新一代陽(yáng)極

加州大學(xué)河濱分校(University of California，Riverside)的研究人員發(fā)明了一種新的硅錫納米復(fù)合陽(yáng)極，這種陽(yáng)極可以導(dǎo)致鋰離子電池在其使用壽命結(jié)束前充電和放電更多次。 更持久的電池可以用于從手持電子設(shè)備到電動(dòng)汽車的一切。

標(biāo)題為“錫納米粒子作為硅陽(yáng)極中一種有效的導(dǎo)電添加物”的一篇論文于本周三（8月3日）發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》雜志上。 該項(xiàng)目由UCR的Bourns工程學(xué)院機(jī)械工程和材料科學(xué)與工程副教授Lorenzo Mangolini領(lǐng)導(dǎo)。

鋰離子電池是個(gè)人電子產(chǎn)品中最受歡迎的可充電電池，由三個(gè)主要部分組成：陽(yáng)極、陰極和溶解在有機(jī)溶劑中的鋰鹽。 雖然石墨是大多數(shù)陽(yáng)極的首選材料，但它的性能是制造更好的電池和擴(kuò)大其應(yīng)用的限制因素。

硅和錫都被認(rèn)為是石墨陽(yáng)極的新型高性能替代品。 在目前的研究中，Mangolini的小組首次表明，將這兩種材料結(jié)合成一種單一的復(fù)合材料會(huì)導(dǎo)致電池性能的顯著改善。 硅錫納米復(fù)合材料除了將石墨提供的充電容量增加三倍外，在許多充放電循環(huán)中也是非常穩(wěn)定的，基本上延長(zhǎng)了其使用壽命。 這些特性，再加上一個(gè)簡(jiǎn)單的制造過(guò)程，可以幫助擴(kuò)大鋰離子電池，用于下一代車輛。

“鋰離子電池在電動(dòng)汽車和航空航天應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越受歡迎，但在我們看到大規(guī)模采用之前，顯然有必要緩解范圍焦慮——擔(dān)心一輛汽車沒(méi)有足夠的電荷到達(dá)目的地。 任何能夠提供幫助的技術(shù)都是值得歡迎的，只要它簡(jiǎn)單且可擴(kuò)展，而且我們的技術(shù)符合這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

曼戈里尼說(shuō)，在硅中加入錫，而不是另一種導(dǎo)電材料，如炭黑，可以避免硅的低電導(dǎo)率，而不會(huì)減少儲(chǔ)能。

“這兩種材料之間的協(xié)同效應(yīng)導(dǎo)致電池單獨(dú)超過(guò)兩種成分的性能，這是錫的高導(dǎo)電性和良好的儲(chǔ)能能力的結(jié)果。 他說(shuō)：“只要加入少量的錫，重量就可以達(dá)到2%。