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陈忠伟教授:长寿命硅基锂电池将于2016年进入市场

2015-12-24 08:37来源:硅基锂电池作者:梁小婧关键词:锂电池石墨烯硅基锂电池收藏点赞

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近日,加拿大滑铁卢大学应用纳米材料与清洁能源实验室(Applied Nanomaterials & Clean Energy Laboratory)陈忠伟教授的科研团队协同WATTECH POWER INC.(加拿大滑铁卢大学科技公司)成功开发了一种石墨烯硅基锂电池技术,这项技术采用55%以上的硅材料作为负极活性材料,硫掺杂的石墨烯以及聚丙烯腈作为辅助,通过简单的高温处理,实现电极微观结构的构筑成型,其内部各材料间的相互协同效应解决了硅材料的体积膨胀,电导率低等问题,所测试的电化学性能与目前商业化电池相比,比容量提高了6-7倍,循环寿命达到2200次以上。

加拿大滑铁卢大学 锌空气电池第一人 陈忠伟博士

日前,此项研究成果已经在顶级科学期刊《自然通讯》(Nature Communications)上发表。在文中,对硅基电极微观结构的构筑成型以及其内部的协同效应如何发挥作用,作了详细地阐释。

由硅纳米颗粒、硫掺杂的石墨烯以及聚丙烯腈混合材料涂覆后的负极极片经高温处理后,硅会与周围硫化石墨烯中的硫以共价键的相互作用被相对固定到一个位置,而聚丙烯腈将会进行环化反应形成一个含氮的稳定六圆环结构的石墨化碳。如此,通过热处理,一个稳定的原子尺度的结构构筑成型;其中,一方面,硅通过共价作用被以石墨烯纳米片层所组成的支架所保护,另一方面,石墨化的聚丙烯腈形成的网络结构,进一步加强了对硅稳定的防护。同时,由于有石墨烯和石墨化碳的存在,这种稳定的三维结构体也显示绝佳的导电性。以上结构的形成,在论文中结合一系列的实验表征手段得到了详细地论证,例如,用密度泛函计算了硅与硫化石墨烯的结合力;用x射线光电子能谱确认了结构体的元素分布和组成等。


原标题:加拿大滑铁卢大学高能量长寿命硅基锂电池问世
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