加州大學(xué)的研究人員稱他們發(fā)現(xiàn)硅作陽極的電池可實(shí)現(xiàn)電池性能的突破，可解決電池效率不高以及在使用過程中出現(xiàn)故障甚至是發(fā)生火災(zāi)等災(zāi)難性后果的問題。加州大學(xué)河濱分校（UCR）的研究員們研制出一種硅作陽極的鋰離子電池。目前，這種硅陽極板所呈現(xiàn)出的性能明顯優(yōu)于其他材料，而且還可解決電池效率不高以及在使用過程中出現(xiàn)故障甚至是發(fā)生火災(zāi)等災(zāi)難性后果的問題。
隨著研究人員繼續(xù)專注此項(xiàng)科研，不斷促進(jìn)電池規(guī)模的升級(jí)換代，它極有可能為電動(dòng)汽車、電子產(chǎn)品和全能移動(dòng)電源等產(chǎn)品向著更高性能的發(fā)展鋪平道路。
眾所周知，石墨很早就作為鋰離子電池的陰極板材料。但由于儲(chǔ)能量有限，同時(shí)電池性能又不斷提高，它的弊端已慢慢暴露出來，成為電池性能提高的瓶頸。
同樣單位質(zhì)量的硅可存儲(chǔ)的能量比石墨高出10倍。但是，目前它存在兩個(gè)主要的性能缺陷。一是低庫侖效率，也就是說，電荷在轉(zhuǎn)移到硅電極過程中損失較大。另一個(gè)致命因素是每經(jīng)過一個(gè)充電周期，硅接觸電荷都會(huì)擴(kuò)展延伸至自身的3倍，這樣很容易形成裂紋，造成短路，降低電池性能，甚至導(dǎo)致電池類的災(zāi)難性事故。
由Cengiz Ozkan和Mihri兩位教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組已研制出一種電極材料來應(yīng)對(duì)上述問題。該電極由海綿狀的硅納米纖維組成，其性能優(yōu)異，同時(shí)還可解決其他可能出現(xiàn)的很多問題。
研究人員在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的滾筒和噴出原硅酸四乙酯(TOES) 溶液的噴嘴之間施加高電壓，從而產(chǎn)生納米纖維。之后將纖維材料暴露于鎂蒸氣中，進(jìn)而獲得海綿狀硅纖維結(jié)構(gòu)。
M. Ozkan告訴我們說：“我們研究的硅納米纖維在納米尺度上有幾個(gè)結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢(shì):它能夠幫助把我們體積膨脹效應(yīng)弱化到較小，就像在其他標(biāo)準(zhǔn)硅材料中觀察到的那樣�！�
研究者告訴Gizmag說,納米纖維納米表面含有Φ10nm左右的納米孔，而且在纖維網(wǎng)格之間也有空隙，這些都為硅提供足夠的擴(kuò)展空間，而不損害電池主體。同時(shí)，還有另外三個(gè)減少硅不利擴(kuò)張的因素:納米二氧化硅外殼;覆蓋有碳涂層的緩沖層;纖維本身的大小,其尺寸約為8~25納米(尺寸太小硅容易斷裂)。
目前，鋰離子電池需要粘結(jié)劑結(jié)合活性粒子，使其在集電器中相互接觸反應(yīng)。但由于粘結(jié)劑無其他活性作用，導(dǎo)致電池更大、更重的同時(shí)并未提升電池性能。雖然現(xiàn)在已經(jīng)有無粘結(jié)劑電池的雛形，但由于該種電池所使用的活性物質(zhì)只能小批量生產(chǎn)，所以并未投入大規(guī)模生產(chǎn)。
研究人員說,新的電極材料并不需要集電器、聚合物粘結(jié)劑和導(dǎo)電粉添加劑,其硅材料占整個(gè)電極重量的80%以上。實(shí)驗(yàn)小組在進(jìn)行600多個(gè)周期測(cè)試后，確定電極容量在802 mAh / g ，而且比起之前硅電極材料的低庫倫效應(yīng)，新電極的庫侖效率高達(dá)99.9%。
與先前的無粘結(jié)劑的電池設(shè)計(jì)不同,這種活躍的材料更適合大規(guī)模生產(chǎn)，所以目前解決的重點(diǎn)在于如何較大化電池的尺寸和集成度。
“目前，我們的鋰離子電池尺寸還處于硬幣大小的階段,”m . Ozkan告訴我們，“我們需要與電池制造商合作，進(jìn)一步深入推進(jìn)這項(xiàng)電池技術(shù)的發(fā)展，使其能夠達(dá)到口袋大小的尺寸，這樣就可以用在商務(wù)便攜式電子設(shè)備上。這種設(shè)想何時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)取決于我們找到合適電池制造商的速度。”
華晶網(wǎng)硅片硅料交易平臺(tái)現(xiàn)面向全國(guó)大量高價(jià)回收單晶硅，碎硅片，臟硅片，擴(kuò)散片，電池片，多晶硅，多晶上邊皮，側(cè)邊皮，單晶邊皮料，頭尾料，復(fù)拉棒，鍋底料，提純料，等各種硅料。銀漿布，廢銀漿。太陽能電池板，降級(jí)太陽能電池組件,客退太陽能電池組件，層壓太陽能電池板，電站拆下來組件。
