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近日,國家能源集團(tuán)北京低碳清潔能源研究院團(tuán)隊(duì)依托煤直接液化瀝青的高殘?zhí)技耙资奶匦裕邪l(fā)出氧化亞硅/硅酸鹽/石墨烯/無定形碳的高容量電池材料。該材料不僅大幅提升儲(chǔ)鋰性能,更一舉攻克硅基材料容量衰減快、導(dǎo)電性差的行業(yè)技術(shù)瓶頸。相關(guān)成果發(fā)表于期刊《Journal of Power Sources》。
研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)硅基負(fù)極體積膨脹大、首效低和導(dǎo)電性差等問題,提出采用煤直接液化瀝青與石墨烯協(xié)同構(gòu)筑“碳—碳網(wǎng)絡(luò)”的解決方案。他們通過在氧化亞硅的表面上原位生成高活性二硅酸鋰相,并結(jié)合“碳—碳網(wǎng)絡(luò)”高導(dǎo)電性與結(jié)構(gòu)韌性特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)活性層預(yù)補(bǔ)鋰以提升首次庫侖效率。“碳—碳網(wǎng)絡(luò)”還起到了“彈性鎧甲”作用,有效緩沖氧化亞硅充放電過程中的體積膨脹,抑制電極粉化。最終電極厚度膨脹率從109%降至41%,循環(huán)穩(wěn)定性提升近9倍,充電速度提升了3倍。 該研究為新能源汽車、高端電子設(shè)備及大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域開發(fā)高能量密度、長壽命鋰離子電池提供了關(guān)鍵材料基礎(chǔ)。機(jī)理研究進(jìn)一步揭示了多組分間的協(xié)同增強(qiáng)機(jī)制,為未來電池材料的理性設(shè)計(jì)提供了重要參考。 |