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硅納米技術與石墨負極鋰離子電池
導讀： 現有的鋰電池負極技術已經接近極限，為了滿足新一代的能源需求，開發新型的鋰電負極技術迫在眉睫。Si負極由于超高的比容量和豐富的儲量，成為最具代表性的新技術之一。
OFweek鋰電網訊 現有的鋰電池負極技術已經接近極限，為了滿足新一代的能源需求，開發新型的鋰電負極技術迫在眉睫。Si負極由于超高的比容量和豐富的儲量，成為最具代表性的新技術之一。
和傳統的石墨負極相比，Si負極技術在產業化道路上遇到的一個重大障礙在于：含膠量較少導致電極混煉效果不理想。
有鑒于此，Ko等人綜合石墨負極技術和Si納米技術，開發了一種全新的、可大規模生產的C-納米Si-石墨復合負極材料。鋰化過程中，Si納米殼層可以隨著體積變化而膨脹，不論是石墨內部的空心納米Si殼層，還是石墨和碳之間的納米Si中間層，均可以保持形狀完好，不會破裂或者殘留于Si和石墨之間。
這種特殊的結構構筑一方面確保了Si和天然石墨之間的兼容性，另一方面有效避免了傳統機械混合中石墨粉和殘留的Si顆粒引發的嚴峻的副反應。
圖1. SGC復合負極材料結構及其優勢
圖2. SGC復合負極材料制娑嗤示意圖
按照工業算法，在電極密度為1.6 g cm-3，面積容量>3.3 mAh cm-2，含膠量<4%的條件下，這種復合負極第一次循環庫倫效率為92%，循環6次之后庫倫效率便快速提高到99.5%，100次循環之后，容量保持率高達96%。
進一步，研究人員以LiCoO2作為正極材料組成全電池，發現其能量密度高達1043 Wh l-1，優于現有標準的商業化石墨負極。
圖3. 各種電極的電化學性能表征
圖4. 石墨負極和SGC復合負極全電池性能對比
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