鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2136次 | 2018年05月23日
以硅基作為鋰離子電池的負(fù)極材料怎么樣?
近年來新能源發(fā)電領(lǐng)域的快速發(fā)展對(duì)與之匹配的儲(chǔ)能系統(tǒng)提出了新的要求。而在儲(chǔ)能電池的更新?lián)Q代中,鋰離子電池由于其自身所具備的各種優(yōu)點(diǎn),已成為重點(diǎn)研究領(lǐng)域,并在大量的儲(chǔ)能項(xiàng)目中獲得了實(shí)際應(yīng)用,取得了一定的成效。
鋰離子電池的容量決定于正極材料的活性鋰離子以及負(fù)極材料的可嵌脫鋰能力,正負(fù)極在各種環(huán)境下的穩(wěn)定性決定了電池的性能發(fā)揮,甚至嚴(yán)重影響電池的安全性,因此,電極的性能在一定程度上決定了鋰離子電池的綜合性能。
然而,目前商業(yè)化鋰離子電池負(fù)極材料主要為石墨類碳負(fù)極材料,其理論比容量僅為372mAh/g(LiC6),嚴(yán)重限制了鋰離子電池的進(jìn)一步發(fā)展。硅基材料是在研負(fù)極材料中理論比容量最高的研究體系,其形成的合金為LixSi(x=0~4.4),理論比容量高達(dá)為4200mAh/g,因其低嵌鋰電位、低原子質(zhì)量、高能量密度和在Li-Si合金中的高Li摩爾分?jǐn)?shù),被認(rèn)為是碳負(fù)極材料的替代性產(chǎn)品。然而,硅負(fù)極由于其在嵌脫鋰循環(huán)過程中具有嚴(yán)重的體積膨脹和收縮,造成材料結(jié)構(gòu)的破壞和機(jī)械粉碎,從而導(dǎo)致電極表現(xiàn)出較差的循環(huán)性能。
近年來,研究人員對(duì)硅基負(fù)極材料進(jìn)行了大量的改性研究,取得了一定的進(jìn)展。硅基負(fù)極材料被視為現(xiàn)有商業(yè)化碳負(fù)極材料的替代性產(chǎn)品之一,然而由于在充放電過程中存在較大的體積效應(yīng)而無法商業(yè)化,為此研究人員進(jìn)行了大量的改性研究。基于理論研究及實(shí)驗(yàn)研究兩方面,總結(jié)硅基負(fù)極材料的研究進(jìn)展,希望對(duì)新型合金負(fù)極材料的研究有促進(jìn)作用。