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硅和磷烯复合物阳极大幅提升锂电池充电速率及容量

导读: 印度科学教育和研究学院的一支研究团队采用硅和磷烯研发全新的复合物,用于制作锂离子电池的阳极,该团队由Satishchandra Ogale牵头。

据外媒报道,印度科学教育和研究学院(Indian Institute of Science Education and Research,IISER)的一支研究团队采用硅和磷烯(phosphorene)研发全新的复合物,用于制作锂离子电池的阳极,该团队由Satishchandra Ogale牵头。

据科研人员透露,该材料非常高效,相较于当前的锂离子电池,新款阳极材料将电池的充电速度和电池容量分别提升了3倍和5倍,同时还降低了电池的整体重量。若仅将硅用作电池的阳极材料,会导致其循环稳定性较弱。

作为实验的一环,IISER研发人员利用磷烯,在纯型的二维材料,其利用纳米硅颗粒物及少量黑磷烯层或纯磷烯来制作电池阳极。

Ogale表示:“事实上,使用磷烯所取得的性能优势源自于磷烯的结构性设计,可提供较高的灵活性及弹性。而高度的机械灵活性使其能够容纳电池内的锂离子,提升电池的充电速度。”

研究人员表示,该电池采用了新研发的材料,该类材料或许也能被用于传感器、场效应晶体管(field effect transistors)及光电元件(optoelectronic devices)。

IISER或许能在实现相同容量的情况下,缩小电池的尺寸并减轻其重量。

该研究的首席作者Kingshuk Roy表示:“尽管硅基电池是未来的发展方向,最大的挑战在于维持其高度的稳定性,从而延长电池的充放电使用寿命。”

在第一次充电测试中,新款电池的容量保持率为78%,这意味着不可逆损失(irreversible loss)微乎其微,而这类不可逆损失恰恰是锂电池硅基阳极与碳复合物混合后的通病。

磷烯具有结构性优势,可被用作粘合剂,防止开裂。在高充电速率条件下,对其进行观察。

据称,该款材料制作的锂电池可耐受数百次充放电循环。

作者:李文龙

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