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研發下代電池勢在必行 國外研究出新型硅基鋰電池充電容量翻10倍

時間:2019-4-4, 來源:互聯網, 資訊類別:行業動態

導讀:比利時IMEC(微電子研究中心)近日展示了一種新型納米微粒材料,這可能意味著其在可持續應用領域的突破,由于其獨特的材料性能和易于制造的結合,它有希望被作為廣泛的(可持續)工業應用。比如,更高效的電池,更好的催化轉換器,燃料電池和氫氣的生產。

據國外媒體報道稱,目前沒有什么比鋰電池更是適合為智能手機或特斯拉提供動力的了。自1991年首次推出以來,可充電鋰電池已成為日常科技設備和電動汽。車電源的通用標準。數據顯示,現在世界上300多萬輛電動汽車中的絕大多數都使用鋰電池電池驅動。但隨著世界邁向未來電力時代,我們顯然需要比鋰電池電池更好的技術才能滿足人類未來需求。

“鋰電池技術現在幾乎已經達到了自己的上限。如果你真的想提高能量密度,就必須采用一種完全不同的技術。”馬里蘭大學材料科學與工程教授莫逸飛(Yifei Mo,音譯)說。“更高的能量密度意味著更便宜、更輕的電池,且一次充電就能使用更長時間。”

幸運的是,一些電池初創企業正在努力研發更好的電池技術。他們理想中的新型電池成本更低、能源密度更高、性能更好,適用于工業、消費技術產品,以及充電速度更快、行駛距離更長的電動汽車。

納米線材料是一種多層水平連接的納米線的三維結構,顯示出高度規則的內部間隔和尺寸。因此,它結合了高孔隙度和前所未有的表面體積比。每增加一微米厚度,可用表面積便增加26倍!想象一下:當裝滿一小罐蘇打水的時候,它的表面積相當于一個足球場大小,但它的體積仍然有75%的空余。最重要的是,內部和外部維度幾乎可以調優到任何規范,從而使其潛在地兼容許多應用程序需求。

三維印象的網格結構

許多工業過程建立在表面發生化學反應的基礎上,可用的表面越多,同時發生的反應就越多,這個過程的速度或吞吐量也就越高。這種獨特的材料可以通過廉價的陽極氧化和電鍍工藝制造,而模具是由鋁箔陽極氧化形成的,可以在其中沉積各種各樣的材料。將電池電極中的鋰轉化為鋰離子時,納米網材料可以實現大容量、快速充電,因為它的大表面結合了高孔隙率,具有高儲能材料的負載,同時它仍然作為一個納米薄膜與集電體緊密接觸。

掃描電鏡圖像顯示出高度規則的結構

與此同時,加拿大阿爾伯塔大學近日研究出新型的硅基鋰電池,將硅作為負極代替傳統的石墨,與當前電池電芯產品相比,其充電容量(charge capacity)翻了10倍。這是因為與石墨相比,硅對于鋰離子的吸納量更大,但是也存在弊端,在多次充放電后,硅容易碎裂,因為其在吸收和釋放鋰離子后,自身會膨脹和收縮從而出現裂痕。為了提高硅的性能,通常將硅材料納米化和復合化,如此能夠防止斷裂,最大限度地提高電池的穩定性和其他性能。相關人員表示,該技術如果用于電動汽車電池,其續航里程數或許能夠提高10倍。

由此可見,鋰離子電池的性能巔峰還在摸索之中,在各路電池爭奇斗艷之際,鋰離子電池唯有不斷突破技術難關,才能創造神話。


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