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中国研究人员开发了用于锂离子电池的无粘结剂高硅含量柔性阳极

浏览次数:247 发布日期:2019-12-03

浙江农林大学,华中科技大学和斯坦福大学的研究小组已经开发出了一种无粘结剂,柔性和独立式电极,其锂离子电池的硅含量达到了前所未有的92%。


减轻重量,提高容量和延长使用寿命的锂离子电池(LIB)的开发被认为是解决诸如下一代移动电子设备和电动汽车等应用的关键需求的最重要策略。硅(Si)由于其3579 mAh g -1(Li 15 Si 4)的高理论比容量,已成为下一代LIB最有希望的阳极材料,受到了广泛的关注。

然而,由于操作中体积的大变化(> 300%)和较差的Si导电性而带来了挑战,这大大限制了电极的稳定性和动力学过程。实际上,为了保持电极的完整性,工业上不得不在商用阳极中使用相对少量的Si(质量<15%)。如此低的Si含量严重削弱了硅材料在电极水平上的容量优势。

在这项研究中,我们设计了一种基于纤维素的拓扑微滚动结构,以实现前所未有的92%的硅含量,而整个电极都没有任何粘合剂,并研究了其作为可弯曲,无粘合剂和自立式阳极的用途。

将碳包覆的硅纳米颗粒锚固在导电碳纳米管上,随后被限制在纤维素碳辊中,并具有足够的内部空隙以容纳硅的体积膨胀。因此,实现了具有高反应性的硅的均匀分散。


该策略提供了一种设计高性能电池中活性物质含量高的电极的新方法

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