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新型纳米材料有望提高锂离子电池性能10倍

时间:2019-04-03    来源:lyf

比利时IMEC(微电子研究中心)近日展示了一种新型纳米微粒材料,这可能意味着其在可持续应用领域的突破,由于其独特的材料性能和易于制造的结合,它有希望被作为广泛的(可持续)工业应用。比如,更高效的电池,更好的催化转换器,燃料电池和氢气的生产。

纳米线材料是一种多层水平连接的纳米线的三维结构,显示出高度规则的内部间隔和尺寸。因此,它结合了高孔隙度和前所未有的表面体积比。每增加一微米厚度,可用表面积便增加26倍!想象一下:当装满一小罐苏打水的时候,它的表面积相当于一个足球场大。???奶寤?匀挥?5%的空余。最重要的是,内部和外部维度几乎可以调优到任何规范,从而使其潜在地兼容许多应用程序需求。

三维印象的网格结构

许多工业过程建立在表面发生化学反应的基础上,可用的表面越多,同时发生的反应就越多,这个过程的速度或吞吐量也就越高。这种独特的材料可以通过廉价的阳极氧化和电镀工艺制造,而模具是由铝箔阳极氧化形成的,可以在其中沉积各种各样的材料。将电池电极中的锂转化为锂离子时,纳米网材料可以实现大容量、快速充电,因为它的大表面结合了高孔隙率,具有高储能材料的负载,同时它仍然作为一个纳米薄膜与集电体紧密接触。

扫描电镜图像显示出高度规则的结构

与此同时,加拿大阿尔伯塔大学近日研究出新型的硅基锂电池,将硅作为负极代替传统的石墨,与当前电池电芯产品相比,其充电容量(charge capacity)翻了10倍。这是因为与石墨相比,硅对于锂离子的吸纳量更大,但是也存在弊端,在多次充放电后,硅容易碎裂,因为其在吸收和释放锂离子后,自身会膨胀和收缩从而出现裂痕。为了提高硅的性能,通常将硅材料纳米化和复合化,如此能够防止断裂,最大限度地提高电池的稳定性和其他性能。相关人员表示,该技术如果用于电动汽车电池,其续航里程数或许能够提高10倍。

由此可见,锂离子电池的性能巅峰还在摸索之中,在各路电池争奇斗艳之际,锂离子电池唯有不断突破技术难关,才能创造神话。