韓國研究人員開發(fā)高容量硅材料 或使電動車?yán)m(xù)航翻倍
發(fā)布時間：2020-03-25 11:36:24
據(jù)外媒報道，韓國科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）儲能研究中心的Hun-Gi Jung博士及其研究團隊宣布，已開發(fā)出新型硅負(fù)極材料。與石墨負(fù)極材料相比，采用這種材料的電池可將容量提升4倍，并且支持快速充電，在5分鐘之內(nèi)充電至80%以上。如果用在電動車動力電池上，預(yù)計汽車的續(xù)航里程或?qū)⒃黾右槐兑陨稀?/span>目前，量產(chǎn)電動汽車電池所用的石墨負(fù)極材料容量較低，電動汽車的續(xù)航里程要比內(nèi)燃機汽車短。為了開發(fā)長續(xù)航里程電動汽車，人們?nèi)找骊P(guān)注儲能能力比石墨大10倍的硅，并將其視為下一代負(fù)極材料。然而，由于在充放電周期內(nèi)，硅會迅速膨脹，導(dǎo)致存儲容量大幅下降，硅材料尚未實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。研究人員提出過許多方法，用以提高硅負(fù)極材料的穩(wěn)定性，均因成本過高和流程復(fù)雜受到限制，無法順利實現(xiàn)用硅取代石墨的目標(biāo)。為了提高硅的穩(wěn)定性，Dr. Jung及其團隊重點關(guān)注生活中的常見材料，如水、油和淀粉。他們將淀粉和硅分別溶解于水和油中，并進行混合加熱，以生產(chǎn)碳硅復(fù)合材料。通過簡單的油炸食品加熱工藝，碳和硅被牢牢固定，防止在充放電循環(huán)過程中硅負(fù)極材料發(fā)生膨脹。研究小組所開發(fā)的復(fù)合材料，其容量是石墨負(fù)極材料（360mAh/g - 1,530mAh/g）的4倍，并且可在500次循環(huán)中保持容量穩(wěn)定。研究還發(fā)現(xiàn)，采用這種材料的電池，可在5分鐘內(nèi)充電至80%以上。因為碳球可以阻止常見的硅材料膨脹現(xiàn)象，提升硅材料穩(wěn)定性；而且使用高導(dǎo)電碳和重新排列硅結(jié)構(gòu)，可以提升輸出量。KIST團隊首席研究員Dr. Jung表示：“我們能夠利用常見的日用材料，通過簡單的混合和加熱過程，開發(fā)出碳硅復(fù)合材料。我們采用的是比較簡單的工藝，而且所開發(fā)出來的復(fù)合材料性能優(yōu)異，因此，很有希望實現(xiàn)商業(yè)化和批量化生產(chǎn)。這種復(fù)合材料可應(yīng)用于電動汽車的鋰離子電池和儲能系統(tǒng)。”
