单立体分层由一个结晶形态网络组成,用于可持续的离子电池阳极
Ying Zhang1,2, Wei Tang1, Hongpeng Gao1,3
1Aiiso Yufeng Li Family Department of Chemical and Nano Engineering, University of California San Diego, La Jolla, California 92093, United States.
ACS nano
|June 5, 2024
概括
研究人员开发了一种具有成本效益的方法,用于制造离子电池 (LIB) 的微米级阳极. 这项创新提高了电池的稳定性和能量密度,解决了商业LIB应用中的关键挑战.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- (Si) 阳极的纳米结构工程提高了离子电池 (LIB) 的稳定性,但面临合成复杂性和高成本.
- 纳米Si阳极的商业化受到制造挑战和成本的阻碍.
研究的目的:
- 开发一种具有成本效益和可扩展的方法,用于生产高性能微米级阳极.
- 使用工程阳极来提高LIBs的稳定性和能量密度.
主要方法:
- 采用局部还原技术,从蒙特莫里隆石中合成微米级单立体层状Si (10-20μm).
- 合成的Si阳极具有中孔结构和间层,以适应循环过程中的膨胀.
- 集成的二氧化 (SiO2) 网络加强了层层的结构,防止崩.
主要成果:
- 阳极表现出高的自来水密度 (0.9-1.0 g cm−3).
- 半细胞测试显示,在500个周期内92%的容量保留,可逆容量为1130 mAhg-1.1.
- 带有Si阳极和NCM811阴极的囊细胞达到655Wh kg-1的能量密度,并在200个循环后保持82%的容量.
结论:
- 开发的局部还原技术为高性能微米级Si阳极提供了一个可扩展和经济的途径.
- 这种方法有效地减轻了电池循环期间的Si阳极体积膨胀和结构降解.
- 设计的阳极为实现下一代LIBs高能量密度做出了重大贡献.
