硅納米粒子或?qū)?0倍提升鋰電池蓄電能力

本報訊? 硅材料因儲量豐富，且能比鋰電池中使用的石墨吸收更多的鋰離子，被認為具有制造大容量電池的前景。但硅顆粒在吸收和釋放鋰離子時會膨脹和收縮，在多次充放電循環(huán)后容易破裂。

近日，據(jù)科技部網(wǎng)站消息，加拿大阿爾伯塔大學化學家布里亞克（Jillian Buriak）團隊發(fā)現(xiàn)將硅塑造成納米級的顆粒有助于防止它破裂。研究測試了四種不同尺寸的硅納米顆粒，確定多大的尺寸才能最大限度地發(fā)揮硅的優(yōu)點，同時最大限度地減少其缺點。它們均勻分布在由具有納米孔徑的碳制成的高導電性石墨烯氣凝膠中，以彌補硅的低導電性。他們發(fā)現(xiàn)，最小的顆粒（直徑僅為30億分之一米）在多次充放電循環(huán)后表現(xiàn)出最佳的長期穩(wěn)定性。這克服了在鋰離子電池中使用硅的限制。這一發(fā)現(xiàn)可能導致新一代電池的容量是目前鋰離子電池的10倍，朝著制造新一代硅基鋰離子電池邁出了關(guān)鍵的一步。

這項研究有廣闊的應用前景，特別是在電動汽車領(lǐng)域，可以使其行駛里程更遠、充電速度更快、電池重量更輕。下一步是開發(fā)一種更快、更便宜的方法來制造硅納米顆粒，使其更容易運用在工業(yè)生產(chǎn)上。此項研究成果發(fā)表在《材料化學》雜志上。

據(jù)了解，動力電池是電動汽車的心臟，是決定新能源汽車續(xù)航里程的關(guān)鍵。目前，“里程焦慮”是阻礙的新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。就續(xù)航里程而言，純電動汽車400公里的續(xù)航時代正在加速到來。比如，長安逸動EV460、榮威Marvel X、奇點iS6、廣汽傳祺GE3 530、騰勢500、吉利汽車帝豪EV 450、比亞迪秦 EV 450、江淮iEVA50、北汽新能源EU5R500-R550等車型標稱的最大續(xù)航里程均在400公里以上。

根據(jù)國家規(guī)劃，到 2020 年，我國新型鋰離子動力電池單體比能量將超過300瓦時/公斤;系統(tǒng)比能量力爭達到260瓦時/公斤，到 2025 年，新體系動力電池技術(shù)取得突破性進展，單體比能量達500瓦時/公斤。

新型電池材料若能實現(xiàn)全球推廣，將進一步推動我國動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標的實現(xiàn)，加速新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。