鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:769次 | 2018年11月29日
硅和磷烯復(fù)合物陽(yáng)極大幅提升鋰電池充電速率及容量
據(jù)外媒報(bào)道,印度科學(xué)教育和研究學(xué)院(IndianInstituteofScienceEducationandResearch,IISER)的一支研究團(tuán)隊(duì)采用硅和磷烯(phosphorene)研發(fā)全新的復(fù)合物,用于制作鋰離子電池的陽(yáng)極,該團(tuán)隊(duì)由SatishchandraOgale牽頭。
據(jù)科研人員透露,該材料非常高效,相較于當(dāng)前的鋰離子電池,新款陽(yáng)極材料將電池的充電速度和電池容量分別提升了3倍和5倍,同時(shí)還降低了電池的整體重量。若僅將硅用作電池的陽(yáng)極材料,會(huì)導(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定性較弱。
作為實(shí)驗(yàn)的一環(huán),IISER研發(fā)人員利用磷烯,在純型的二維材料,其利用納米硅顆粒物及少量黑磷烯層或純磷烯來制作電池陽(yáng)極。
Ogale表示:“事實(shí)上,使用磷烯所取得的性能優(yōu)勢(shì)源自于磷烯的結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì),可提供較高的靈活性及彈性。而高度的機(jī)械靈活性使其能夠容納電池內(nèi)的鋰離子,提升電池的充電速度?!?/p>
研究人員表示,該電池采用了新研發(fā)的材料,該類材料或許也能被用于傳感器、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fieldeffecttransistors)及光電元件(optoelectronicdevices)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
IISER或許能在實(shí)現(xiàn)相同容量的情況下,縮小電池的尺寸并減輕其重量。
該研究的首席作者KingshukRoy表示:“盡管硅基電池是未來的發(fā)展方向,最大的挑戰(zhàn)在于維持其高度的穩(wěn)定性,從而延長(zhǎng)電池的充放電使用壽命?!?/p>
在第一次充電測(cè)試中,新款電池的容量保持率為78%,這意味著不可逆損失(irreversibleloss)微乎其微,而這類不可逆損失恰恰是鋰電池硅基陽(yáng)極與碳復(fù)合物混合后的通病。
磷烯具有結(jié)構(gòu)性優(yōu)勢(shì),可被用作粘合劑,防止開裂。在高充電速率條件下,對(duì)其進(jìn)行觀察。
據(jù)稱,該款材料制作的鋰電池可耐受數(shù)百次充放電循環(huán)。