锂电池阳极材质膨胀难攻克 美中研发团队各推出新方案

据外媒报道，由于其高能量密度，硅已成为锂离子电池的一种有吸引力的阳极材料。然而，在充电周期中，当电池单元中的硅与锂相互作用时，其膨胀和收缩可以达到300%。随着时间的推移，它会明显降低电池的性能，短路，最终导致电池报废。为了改善上述缺点，并普遍保持电池的能量密度，目前使用一氧化硅（SiOx，x≈1）作为锂离子电池的阳极。

硅基氧化物阳极的应用硅基氧化物的可逆比容量高，循环性能也有所提高。然而，这种材料的体积变化是不可避免的，并且其导电性较弱。目前，为了解决上述技术问题，已经进行了大量的研究工作。现在，中国和美国的研究团队已经发表了自己的研究成果，并发现了两种新的改进方法。美国团队的研究成果：无粘合剂硅基氧化物/碳复合材料肯塔基大学的研究团队将硅基氧化物颗粒与卡夫木质素混合，合成了一种高性能无粘合剂硅基氧化物/碳组合材料（无粘合剂SiOx/C），用于制备锂离子电池的电极。木质素经过热处理后形成导电基质，可以容纳大量的硅基氧化物颗粒，确保电子导电性和连接性，并适应锂化/脱锂过程中的体积变化。这种材料不需要使用传统的粘合剂或导电剂。由这种复合材料制成的电极的性能是优异的。与体积变化率相对较小（160%）的硅基氧化物电极相比，其机械和电化学性能优异，木质素-碳基体更具弹性，能够适应体积变化。中国团队的研究成果：微型SiOx/C核壳复合材料。中国的研究团队开发了一种制备微SiOx/C核壳复合材料的有效解决方案。研究团队将柠檬酸与球磨制备的硅基氧化物混合碳化，然后获得具有均匀纹理的SiOx微核和柠檬酸碳壳的SiOx/C核壳复合材料。碳壳极大地提高了硅基氧化物的导电性，并缓解了在适应锂化/除锂反应过程中的体积变化。由SiOx/C复合材料制成的电极具有1296.3mAh/g的可逆比容量和99.8%的库仑效率。经过200次充电和放电，容量保持率为65.1%（843.5mAh/g）。据研究团队介绍，该复合材料的放电效率优异，这种方法可以实现批量生产，具有成本效益，可以批量生产由SiOx/C复合材料制成的高性能阳极材料。据外媒报道，由于其高能量密度，硅已成为锂离子电池的一种有吸引力的阳极材料。然而，在充电周期中，当电池单元中的硅与锂相互作用时，其膨胀和收缩可以达到300%。随着时间的推移，它会明显降低电池的性能，短路，最终导致电池报废。为了改善上述缺点，并普遍保持电池的能量密度，目前使用一氧化硅（SiOx，x≈1）作为锂离子电池的阳极。

硅基氧化物阳极的应用硅基氧化物的可逆比容量高，循环性能也有所提高。然而，这种材料的体积变化是不可避免的，并且其导电性较弱。目前，为了解决上述技术问题，已经进行了大量的研究工作。现在，中国和美国的研究团队已经发表了自己的研究成果，并发现了两种新的改进方法。美国团队的研究成果：无粘合剂硅基氧化物/碳复合材料肯塔基大学的研究团队将硅基氧化物颗粒与卡夫木质素混合，合成了一种高性能无粘合剂硅基氧化物/碳组合材料（无粘合剂SiOx/C），用于制备锂离子电池的电极。木质素经过热处理后形成导电基质，可以容纳大量的硅基氧化物颗粒，确保电子导电性和连接性，并适应锂化/脱锂过程中的体积变化。这个……

材料不需要使用传统的粘合剂或导电剂。由这种复合材料制成的电极的性能是优异的。与体积变化率相对较小（160%）的硅基氧化物电极相比，其机械和电化学性能优异，木质素-碳基体更具弹性，能够适应体积变化。中国团队的研究成果：微型SiOx/C核壳复合材料。中国的研究团队开发了一种制备微SiOx/C核壳复合材料的有效解决方案。研究团队将柠檬酸与球磨制备的硅基氧化物混合碳化，然后获得具有均匀纹理的SiOx微核和柠檬酸碳壳的SiOx/C核壳复合材料。碳壳极大地提高了硅基氧化物的导电性，并缓解了在适应锂化/除锂反应过程中的体积变化。由SiOx/C复合材料制成的电极具有1296.3mAh/g的可逆比容量和99.8%的库仑效率。经过200次充电和放电，容量保持率为65.1%（843.5mAh/g）。据研究团队介绍，该复合材料的放电效率优异，这种方法可以实现批量生产，具有成本效益，可以批量生产由SiOx/C复合材料制成的高性能阳极材料。

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