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光州科學(xué)技術(shù)院開發(fā)負(fù)極改性方法 可延長鋰離子電池壽命

2022-08-16 11:38 作者:上海錦町新材料科技  | 我要投稿

鋰離子電池經(jīng)過多次充放電后,電池容量會有所降低,縮短電池壽命。據(jù)外媒報道,光州科學(xué)技術(shù)院(GIST)開發(fā)了一種創(chuàng)新方法,可以調(diào)整傳統(tǒng)負(fù)極,提高電池的循環(huán)性能。研究人員Hyeong-Jin Kim表示:“作為該領(lǐng)域的研究團(tuán)隊之一,我們希望在電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的情況下,開發(fā)出能夠提高能量密度的電極工藝。”


這種方法將納米顆粒包裹在彈性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,以增強(qiáng)負(fù)極并使其更有彈性,從而可以應(yīng)對體積變化。

為了進(jìn)行演示,研究人員使用一種含有硅納米顆粒的傳統(tǒng)負(fù)極,這些硅納米顆粒用聚合(聚偏二氟乙烯)粘合劑粘合在一起。為了適應(yīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),通過退火工藝加熱負(fù)極來去除粘合劑;然后,用還原氧化石墨(rGO)溶液填充納米顆粒之間的空隙,還原氧化石墨烯溶液干燥后形成一個網(wǎng),將硅納米顆粒固定在一起,可防止其開裂。此外,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為電子提供了導(dǎo)電途徑,使納米顆粒可以與鋰結(jié)合。

研究人員利用“旋涂”(spin coating)技術(shù),在負(fù)極表面涂覆rGO。該rGO涂層可以用作沉積保護(hù)層的種子層,而該保護(hù)層由添加了鎂和鎵金屬氧化物的氧化鋅組成(MGZO)。該MGZO層為負(fù)極提供了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

測試顯示,即使經(jīng)過多次充放電循環(huán),這種改性負(fù)極仍能保留大部分電荷。Kim教授表示:“經(jīng)過500次循環(huán)后,該結(jié)構(gòu)可以保留1566 mA h g-1的高存儲容量,并表現(xiàn)出91%的庫侖效率,這與電池壽命有關(guān)。這項研究可能為電動汽車的發(fā)展鋪平道路,使用戶單次充電就能行駛很長距離。”

研究人員表示,除了硅負(fù)極,這種方法也可用于其他負(fù)極材料,如Sn、Sb、Al和Mg。而且,無需考慮負(fù)極的原始制造方式,即可延長電池壽命,具有廣泛的適用性。

來源:上海錦町新材料科技整理自網(wǎng)絡(luò)

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