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加州大学开发出新型锂电池阳极材料 将使充电速度快16倍

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时间:1900/1/1 0:00:00

加州大学河滨分校的一组研究人员开发了一种新的硅阳极结构,将其应用于锂电池时,充电过程可以加快16倍。新的设计基于具有3D结构的锥形碳纳米管材料。它可以使电池比原来的轻40%,但它可以比原来的多携带60%的电量,这将使充电速度快约16倍。

由于锂电池被广泛使用,人们也做了很多研究来提高其性能。对“完美”电极材料的探索从未停止。在商业领域,大多数电流阳极由石墨碳制成,石墨碳每克可承载370mAh(370mAh/g比容量)。如果阳极由碳纳米管制成,性能可以提高三倍,比容量可以达到1000mAh/g。进一步的研究表明,硅是一种更好的电池阳极材料。因为它的比容量为4200 mah/g。与目前的商用电池相比,它的性能提高了10倍以上。然而,在现有的锂电池结构中,直接使用硅阳极无法正常工作。因为硅和锂会在电池内部发生反应,所以它会膨胀到正常尺寸的四倍。

现在,加州大学河滨分校的研究人员开发了一种新的结构,将硅应用于锂电池的阳极。它不仅可以使材料单位重量携带更多的电力,还可以使充电速度快约16倍。研究人员首先构建了石墨烯片,然后使用柱状碳纳米管构建柱状纳米结构。最后,他们使用温和的电感耦合等离子体将柱状纳米管制成圆锥形结构,最后在其上沉积非晶硅。

采用这种阳极结构的锂离子电池在快速充放电循环中也表现出很高的稳定性,阳极可以达到1954mAh/g(是传统阳极性能的五倍)。在230次充放电循环之后,仍保持1200mAh/g的比容量。如果这项电池技术能够大规模生产,相信将对智能手机和电动汽车行业产生巨大影响。加州大学河滨分校的一组研究人员开发了一种新的硅阳极结构,将其应用于锂电池时,充电过程可以加快16倍。新的设计基于具有3D结构的锥形碳纳米管材料。它可以使电池比原来的轻40%,但它可以比原来的多携带60%的电量,这将使充电速度快约16倍。

由于锂电池被广泛使用,人们也做了很多研究来提高其性能。对“完美”电极材料的探索从未停止。在商业领域,大多数电流阳极由石墨碳制成,石墨碳每克可承载370mAh(370mAh/g比容量)。如果阳极由碳纳米管制成,性能可以提高三倍,比容量可以达到1000mAh/g。进一步的研究表明,硅是一种更好的电池阳极材料。因为它的比容量为4200 mah/g。与目前的商用电池相比,它的性能提高了10倍以上。然而,在现有的锂电池结构中,直接使用硅阳极无法正常工作。因为硅和锂会在电池内部发生反应,所以它会膨胀到正常尺寸的四倍。

现在,加州大学河滨分校的研究人员开发了一种新的结构,将硅应用于锂电池的阳极。它不仅可以使材料单位重量携带更多的电力,还可以使充电速度快约16倍。研究人员首先构建了石墨烯片,然后使用柱状碳纳米管构建柱状纳米结构。最后,他们使用温和的电感耦合等离子体将柱状纳米管制成圆锥形结构,最后在其上沉积非晶硅。

采用这种阳极结构的锂离子电池在快速充放电循环中也表现出很高的稳定性,阳极可以达到1954mAh/g(是传统阳极性能的五倍)。在230次充放电循环之后,仍保持1200mAh/g的比容量。如果这项电池技术能够大规模生产,相信将对智能手机和电动汽车行业产生巨大影响。

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