據(jù)外媒報道，阿爾伯塔大學化學家旨在創(chuàng)建新一代的硅基鋰電池，相較于當前電池電芯產(chǎn)品，其充電容量翻了10倍。據(jù)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(jié)構(gòu)的體積需要達到何種程度才能實現(xiàn)硅材料性質(zhì)的最優(yōu)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(dǎo)電性石墨烯氣溶膠，后者帶有納米級孔隙，該結(jié)構(gòu)可彌補硅導(dǎo)電性的不足。該研究表明，該技術(shù)可用于各類依賴于電池儲能設(shè)備的各類應(yīng)用中。詳見正文。

據(jù)外媒報道，阿爾伯塔大學（UniversityofAlberta）化學家旨在創(chuàng)建新一代的硅基鋰電池，相較于當前電池電芯產(chǎn)品，其充電容量（gecapacity）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（CanadaResearchChair）JillianBuriak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(nèi)部碎裂的不同影響?！?/p>

對于大容量電池而言，硅的應(yīng)用潛力較大，因為該款材料的儲量豐富，相較于石墨，電池內(nèi)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(xiàn)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(xiàn)裂痕。

據(jù)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(jié)構(gòu)的體積需要達到何種程度才能實現(xiàn)硅材料性質(zhì)的最優(yōu)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(dǎo)電性石墨烯氣溶膠（highlyconductivegrapheneaerogels），后者帶有納米級孔隙，該結(jié)構(gòu)可彌補硅導(dǎo)電性的不足。她們發(fā)現(xiàn)，在直徑1米的范圍內(nèi)，存在30億個納米級顆粒，在多次充放電后，可提供長期的穩(wěn)定性。

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

該研究表明，該技術(shù)可用于各類依賴于電池儲能設(shè)備的各類應(yīng)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(xù)航里程數(shù)或?qū)⑻嵘?0倍，其充電時間或?qū)⒖s短為之前的1/10，而車載電池的重量也只有之前的1/10。

相關(guān)內(nèi)容：石墨烯硅基鋰電池負極提升電池能量密度

據(jù)外媒報道，澳大利亞先進材料技術(shù)公司塔爾加資源公司(TalgaResources)公布了其在英國研發(fā)的石墨烯硅基鋰離子電池負極的初步測試結(jié)果，該結(jié)構(gòu)是由英國政府提供資助的“Safevolt”項目的第一個成功結(jié)果。該項目由塔爾加牽頭，與聯(lián)盟合作伙伴莊信萬豐(JohnsonMatthey)、英國劍橋大學(UniversityofCambridge)以及制造業(yè)研究小組TWI共同開展。

在該項目中，塔爾加正研發(fā)一種高能量密度的石墨烯硅電池負極產(chǎn)品，稱為TalnodeTM-Si，比其他商用石墨負極的能量密度明顯更高。塔爾加董事總經(jīng)理MarkThompson表示，TalnodeTM-Si將滿足日益增長的鋰離子電池的需求，該電池具有更高容量，可增加電動汽車的續(xù)航里程，增長便攜式電子設(shè)備的工作時間。

主要的鋰離子電池制造商都通過在石墨負極中增加硅含量來提高電池能量密度，但是硅的使用受到電池壽命和穩(wěn)定性問題的阻礙。塔爾加的測試結(jié)果表明使用石墨烯的TalnodeTM-Si可在硅膨脹時保持其穩(wěn)定性，從而在確保電池壽命的同時實現(xiàn)更高的能量密度。

最近，幾家汽車制造商表示打算在下一代電池組中采用更高的能量-重量比，而電池負極材料供應(yīng)鏈的其他大型集團也已經(jīng)將石墨中的硅技術(shù)用于生產(chǎn)氧化硅基石墨。例如，大眾汽車公司估計，從2018年至2025年，其電池能量密度可增加25%，并且目標是在2020年在電池負極中采用20%的硅。

容量更高的電池可通過延長電子設(shè)備運行時間或增加電動汽車的續(xù)航里程而使工業(yè)受益。此外，容量更高還能降低成本，因為增加的能量密度可減少整個電池組中的每單位能量(Kw/hr)成本。增加的電池容量對客戶來說是一個非常重要的指標，特別對于中國客戶來說，因為中國的新能源汽車的補貼與其電池能量密度相關(guān)，而且中國新能源汽車利潤豐厚。

目前，塔爾加正在英國劍橋大學的麥克斯韋爾中心(MaxwellCentre)的電池材料工廠進一步測試和優(yōu)化TalnodeTM-Si，正在準備該負極的臨時樣本，以便根據(jù)保密的材料轉(zhuǎn)讓協(xié)議交付給亞洲的終端客戶。