據(jù)外媒報道，阿爾伯塔大學(xué)化學(xué)家旨在創(chuàng)建新一代的硅基鋰電池，相較于當(dāng)前電池電芯產(chǎn)品，其充電容量翻了10倍。據(jù)當(dāng)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(tuán)隊想要了解，這類結(jié)構(gòu)的體積需要達(dá)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(xué)（UniversityofAlberta）化學(xué)家旨在創(chuàng)建新一代的硅基鋰電池，相較于當(dāng)前電池電芯產(chǎn)品，其充電容量（gecapacity）翻了10倍。

阿爾伯塔大學(xué)化學(xué)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。”

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(dāng)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(tuán)隊想要了解，這類結(jié)構(gòu)的體積需要達(dá)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(fù)極提升電池能量密度

據(jù)外媒報道，澳大利亞先進(jìn)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(fù)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(xué)(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(fù)極產(chǎn)品，稱為TalnodeTM-Si，比其他商用石墨負(fù)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(fù)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(fù)極材料供應(yīng)鏈的其他大型集團(tuán)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(biāo)是在2020年在電池負(fù)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(biāo)，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?yán)麧欂S厚。

目前，塔爾加正在英國劍橋大學(xué)的麥克斯韋爾中心(MaxwellCentre)的電池材料工廠進(jìn)一步測試和優(yōu)化TalnodeTM-Si，正在準(zhǔn)備該負(fù)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。