[00319218]锂电池硅基负极材料
联系人：金雅诗
所在地：浙江杭州市
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技术详细介绍
一、成果背景
硅基负极材料被视为现有商业化碳负极材料的替代性产品之一，然而由于在充放电过程中存在较大的体积效应而无法商业化，目前商业化锂离子电池负极材料主要为石墨类碳负极材料，其理论比容量仅为372mAh/g,严重限制了锂离子电池的进一步发展。硅基材料是在 研负极材料中理论比容量最高的，其理论比容量高达为4200mAh/g,因其低嵌锂电位、低原 子质量、高能量密度，被认为是碳负极材料的替代性产品。然而，硅负极由于其在嵌脱锂循 环过程中具有严重的体积膨胀和收缩，造成材料结构的破坏和机械粉碎，从而导致电极表现 出较差的循环性能。
二、成果简介
本科研团队研究发现硅基负极材料中，当硅的尺度小到一定程度后，硅体积效应 的影响就可以相对减小，且小颗粒的硅配以相应的分散技术，容易为硅颗粒预留足够的膨胀 空间，因此硅的纳米化被认为是解决硅基负极材体积效应的重要途径。科研人员采用镁热还 原法、模板法以及碳包覆等方法，生产出硅纳米硅材料。结果表明，碳包覆后的硅纳米硅材 料样品表现出良好的循环稳定性，100周循环后放电比容量仍达到3654mAh/g远大于石墨类 碳负极材料，直至350周循环没有容量损失，库仑效率在99%以上。