材(cai)料牛注：研究者們*新研發出了硅-錫復合陽極材料，用這種材料來替代傳統的石墨材料可以大大提高鋰離子電池的電容量和穩定性，這將大大減輕民眾對汽車電池容量不夠的擔憂。
近日，加州大(da)學(xue)河濱分(fen)校的(de)(de)研(yan)究(jiu)者們研(yan)發出了(le)一種新的(de)(de)硅-錫復(fu)合陽極材料，這種材料可以(yi)應用(yong)于在達到(dao)使用(yong)壽(shou)命之前可多次充放電(dian)的(de)(de)鋰離子(zi)電(dian)池。這種持久(jiu)性電(dian)池得到(dao)了(le)廣泛使用(yong)，從掌上(shang)電(dian)子(zi)設備到(dao)電(dian)動(dong)車輛都可以(yi)看到(dao)它的(de)(de)身影。
這周三（8月3日）《科(ke)(ke)學報告》雜志出版了一篇標題為“錫納米顆粒(li)可以作為硅(gui)陽極材(cai)料(liao)的有效導電添(tian)加物(wu)”的文(wen)章來描述該課(ke)題研(yan)(yan)究。該科(ke)(ke)研(yan)(yan)項目是由(you)加州大學河濱分校蓋瑞安德森管理學院(yuan)機械工程和材(cai)料(liao)科(ke)(ke)學與工程副教(jiao)授Lorenzo Mangolini領導的。
鋰離子(zi)(zi)電(dian)池(chi)，作為個(ge)人電(dian)子(zi)(zi)產(chan)品領域*受(shou)歡迎的可(ke)充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)，它(ta)可(ke)由陽極、陰極和(he)溶(rong)解(jie)在有機溶(rong)劑中的鋰鹽三部分(fen)組(zu)成(cheng)。雖然石(shi)墨(mo)是大(da)多數陽極所使用(yong)的材料，但(dan)同時(shi)它(ta)也限(xian)制(zhi)了電(dian)池(chi)性(xing)能提(ti)升和(he)應(ying)用(yong)拓展。
經過長期的科學(xue)研究(jiu)，我們發(fa)現硅和錫都(dou)是(shi)可替代石(shi)墨的新(xin)型高性(xing)(xing)能(neng)陽極材料(liao)(liao)。在*近(jin)的研究(jiu)中(zhong)，Mangolini的團隊(dui)率先提出(chu)將兩種(zhong)材料(liao)(liao)結(jie)合(he)為(wei)一(yi)種(zhong)復合(he)材料(liao)(liao)，此(ci)舉導致電(dian)(dian)池性(xing)(xing)能(neng)劇(ju)烈提高。除了可以(yi)(yi)將電(dian)(dian)容量增至石(shi)墨電(dian)(dian)池的三(san)倍以(yi)(yi)外，硅-錫納(na)米(mi)復合(he)電(dian)(dian)池在多(duo)次(ci)充(chong)放電(dian)(dian)循環中(zhong)也(ye)是(shi)極其(qi)穩定，本質上說這一(yi)性(xing)(xing)能(neng)可以(yi)(yi)推廣至它的整個使用壽命。
Mangolini說：“鋰離子電(dian)池逐(zhu)漸在(zai)電(dian)動車(che)輛和航空航天應(ying)用上普及開來，但(dan)是(shi)在(zai)大(da)范(fan)圍采(cai)用之前(qian)迫(po)切(qie)需要減(jian)緩范(fan)圍性焦慮——民(min)眾(zhong)擔心一輛車(che)沒有足(zu)夠的(de)(de)(de)電(dian)量達到(dao)目的(de)(de)(de)地。任何能改善這一情況(kuang)的(de)(de)(de)技術只要簡單可擴(kuo)展，都是(shi)受(shou)歡迎的(de)(de)(de)，而我(wo)們的(de)(de)(de)新技術正好符合這些標準。”他(ta)還說，將錫(xi)添加(jia)到(dao)硅(gui)中，而不是(shi)另一種諸如炭黑的(de)(de)(de)導(dao)電(dian)材料，此舉將避免硅(gui)的(de)(de)(de)低導(dao)率，從而減(jian)少了能量存儲的(de)(de)(de)損耗。
“這(zhe)兩種(zhong)(zhong)材料(liao)之間的(de)(de)協同效(xiao)應(ying)導致電池的(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)超(chao)過(guo)了每種(zhong)(zhong)材料(liao)單獨存在(zai)時的(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)，這(zhe)種(zhong)(zhong)性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)提升(sheng)是因(yin)為錫(xi)具(ju)有(you)高的(de)(de)導電率(lv)和能(neng)(neng)量存儲(chu)容量，添加2%重量的(de)(de)錫(xi)就(jiu)可(ke)以實現這(zhe)一(yi)效(xiao)果”，Mangolini說(shuo)。
