日本東京大學(xué)研發(fā)新一代硅基鋰電池

時(shí)間:2014-07-17 16:02來(lái)源:cbcu 作者:日 光
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東京大學(xué)科研人員研發(fā)出一種極具工業(yè)潛力的方法，生產(chǎn)納米級(jí)硅粉作為新一代鋰電池的陰極。
　　鋰電池市場(chǎng)一直保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)，科研人員也一直在尋找一種既能在長(zhǎng)時(shí)間充放電循環(huán)過(guò)程中維持容量，又能提高電池儲(chǔ)能容量的方法。
FE-SEM掃描圖：a)SiO；b)添加CH4的PS-PVD粉末；c)高倍放大的b)
　　眾所周知，將電極材料設(shè)計(jì)成納米長(zhǎng)度是一種滿足科研要求的有效方法。但是，這種納米結(jié)構(gòu)的材料必須通過(guò)高通量工藝才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
    《先進(jìn)材料科學(xué)與技術(shù)》近期發(fā)表的一篇論文中，科研人員采用一種可以工業(yè)化生產(chǎn)的高通量技術(shù)，用于生產(chǎn)高能量密度鋰電池陰極的納米復(fù)合硅材料。
    該論文作者在文中指出，通過(guò)等離子噴涂—物理氣相沉積（PS—PVD），他成功地將低成本的冶金級(jí)硅粉制成納米復(fù)合材料一氧化硅（SiO）粉末。通過(guò)這種方法，他們證實(shí)納米復(fù)合材料的硅基粉末能夠提高鋰電池的充放電循環(huán)性能和電池儲(chǔ)能容量。
    這種工藝的獨(dú)特之處在于，這種納米級(jí)一氧化硅粉末可以通過(guò)蒸發(fā)和粉末隨后的共縮聚迅速生成。這種方法稱為等離子噴涂—物理氣相沉積（PS—PVD）。
    這些復(fù)合材料都是20nm的粒子，由晶體狀Si核和SiOx殼構(gòu)成。此外，甲烷的添加能夠降低SiO的含量和SiO殼的厚度。這種核殼結(jié)構(gòu)是在一步式的連續(xù)工藝中生成的。
    實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)過(guò)100次充放電循環(huán)，這種等離子噴涂—物理氣相沉積（PS—PVD）制成的電池的儲(chǔ)能容量仍維持在1000mAh g-1。


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