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鋰電池是硅基負(fù)極材料好還是碳負(fù)極材料好?

2022-11-03

鋰電池

鋰離子電池的容量由正極材料的活性鋰離子和負(fù)極材料嵌入和脫鋰的能力決定。正負(fù)極在各種環(huán)境下的穩(wěn)定性決定了電池的性能,甚至嚴(yán)重影響了電池的安全性。因此,電極的性能在一定程度上決定了鋰離子電池的整體性能。

目前,商用鋰離子電池負(fù)極材料主要為石墨基碳負(fù)極材料,其理論比容量僅為372 mAh/g,嚴(yán)重限制了鋰離子電池的進(jìn)一步發(fā)展。硅基材料是研究陽極材料中理論比容量高的研究體系。理論比容量高達(dá)4200 mAh/g。由于其低鋰嵌入水平,低原子質(zhì)量和高能量密度,被認(rèn)為是碳陽極材料的替代產(chǎn)品。然而,硅負(fù)極在插層鋰循環(huán)過程中存在嚴(yán)重的體積膨脹和收縮,導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)的破壞和機(jī)械破碎,導(dǎo)致電極的循環(huán)性能變差。

單質(zhì)硅的改性主要是通過加入第二組元素形成Si-M合金來降低硅合金的體積膨脹系數(shù),或者通過各種工程技術(shù)使硅形成多孔和納米晶,從而為硅的體積膨脹預(yù)留空間,減少硅體積效應(yīng)對材料循環(huán)穩(wěn)定性的影響。


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