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阿爾伯塔大學欲利用納米硅材料打造新款鋰電池

核心提示:據外媒報道,阿爾伯塔大學化學家旨在創建新一代的硅基鋰電池,相較于當前電池電芯產品,其充電容量翻了10倍。據當前的研究表明,若將硅制成納米級顆粒、線狀或管狀物,有助于防止其碎裂。Buriak及其團隊想要了解,這類結構的體積需要達到何種程度才能實現硅材料性質的最優化并盡可能降低其不利影響。研究人員將硅納米顆粒物分為四種不同的尺寸,將其均勻地分散在高導電性石墨烯氣溶膠,后者帶有納米級孔隙,該結構可彌補硅導電性的不足。該研究表明,該技術可用于各類依賴于電池儲能設備的各類應用中。詳見正文。

 

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蓋世汽車訊 據外媒報道,阿爾伯塔大學(University of Alberta)化學家旨在創建新一代的硅基鋰電池,相較于當前電池電芯產品,其充電容量(charge capacity)翻了10倍。

阿爾伯塔大學化學家兼納米能源材料加拿大研究講座教授(Canada Research Chair)Jillian Buriak表示:“我們想要開展多種測試,查看不同尺寸的硅納米顆粒對電池內部碎裂的不同影響。”

對于大容量電池而言,硅的應用潛力較大,因為該款材料的儲量豐富,相較于石墨,電池內硅材料對鋰離子的吸納量更大。但在多次充放電后,硅容易出現碎裂或斷裂,因為該材料在吸納及釋放鋰離子后,自身會膨脹和收縮,易出現裂痕。

據當前的研究表明,若將硅制成納米級顆粒、線狀或管狀物,有助于防止其碎裂。Buriak及其團隊想要了解,這類結構的體積需要達到何種程度才能實現硅材料性質的最優化并盡可能降低其不利影響。

研究人員將硅納米顆粒物分為四種不同的尺寸,將其均勻地分散在高導電性石墨烯氣溶膠(highly conductive graphene aerogels),后者帶有納米級孔隙,該結構可彌補硅導電性的不足。她們發現,在直徑1米的范圍內,存在30億個納米級顆粒,在多次充放電后,可提供長期的穩定性。

Buriak解釋道:“隨著顆粒物尺寸的縮小,我們發現對應力的管控力增強,因為可基于鋰的合金化與去合金化(alloying and dealloying)‘呼吸(breathes)’。”

該研究表明,該技術可用于各類依賴于電池儲能設備的各類應用中。想象下,若用戶電動車的車載電池尺寸與特斯拉電池尺寸相同,但其續航里程數或將提升10倍,其充電時間或將縮短為之前的1/10,而車載電池的重量也只有之前的1/10。


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