跷板开关提高锂离子电池的电极的小说

斯坦福大学的科学家声称已经改善锂离子电池的性能通过创建小说硅制成的电极、导电高分子水凝胶。

在《自然》杂志上撰文通信,科学家描述了一项新技术生产低成本,硅基电池的潜在应用范围广泛的电气设备。

“发展中可充电的锂离子电池具有高的能量密度和长循环寿命是至关重要的,解决不断增加的能源存储需求为便携式电子设备、电动汽车和其他技术,”研究作者之一鲍哲南,斯坦福大学化学工程系的教授。

找到一个实用、便宜的材料,增加了存储容量的锂离子电池,包和她的斯坦福大学的同事们转向硅。

“我们一直试图开发高容量锂离子电池硅基电极好几年了,”研究作者之一崔屹副教授在斯坦福大学材料科学与工程。“硅有10倍的电荷存储能力的碳,传统的材料用于锂离子电极。问题是,硅扩张和休息。”

研究表明,硅颗粒可以接受400 -体积膨胀结合锂。当电池充电或放电,臃肿的颗粒倾向于断裂和失去电接触。为了克服这些技术约束,斯坦福的研究小组使用一种制造技术称为原位合成聚合覆盖在硅纳米颗粒在导电水凝胶。

这项技术使得科学家能够创建一个稳定的锂离子电池,保留高存储容量到5000年周期的充电和放电。

我们将特殊电化学稳定性的电池到独特的纳米结构的硅复合电极,“宝在一份声明中说。

使用扫描电子显微镜,科学家们发现多孔水凝胶矩阵充斥着空的空间,使硅纳米颗粒后膨胀锂插入。这个矩阵也形成了三维网络,创建了一个电子导电通路在充电和放电。

“原来,水凝胶已绑定网站,搭上硅粒子真的好,同时提供渠道快速运输的电子和锂离子,”崔说,首席研究员与斯坦福的原材料和能源科学研究院在SLAC国家加速器实验室。这使得一个非常强大的组合。

水凝胶和硅的混合物被证明有效的少得多比原位合成聚合技术。

“让水凝胶第一,然后将其与硅粒子不怎么管用,”宝说。“这需要一个额外的步骤,实际降低了电池的性能。与我们的技术,每个硅纳米颗粒是封装在一个导电聚合物表面涂层和连接到水凝胶框架。提高电池的整体稳定性。

水凝胶主要是由水,这样会导致锂离子电池点燃-一个潜在的问题,该研究小组已经解决。我们利用三维网络财产的水凝胶在电极,但在最后的生产阶段,水被移除,“宝说。“你不会想要水在一个锂离子电池。

尽管许多技术问题依然存在,崔是乐观的潜在商业应用新技术创建电极由硅和其他材料。

来源:崔屹斯坦福大学

这是一幅有关新电池的电极由一个复合水凝胶和硅的纳米颗粒(Si NP)。每个Si NP是封装在一个导电聚合物表面涂层和连接到一个三维水凝胶框架http://www.cenxn.com