东芬兰大学开发自立式介孔硅薄膜负极 可用于锂离子电池

据外媒报道，东芬兰大学的研究人员开发了一种可用于锂离子电池的自支撑介孔硅膜负极。

与典型的基于浆料的电极不同，这种薄膜电极不需要使用碳添加剂和粘合剂来粘合颗粒。然而，它在电池中仍然表现出优异的性能。该电极的成功设计为实现高能量密度锂离子电池提供了一种有效的策略。锂离子电池在便携式电子设备、电动汽车和混合动力汽车中有着广泛的应用。因此，迫切需要开发高性能的锂离子电池。对于下一代锂离子电池，硅由于其高的理论比容量和安全的电化学电势而被认为是一种非常有前途的负极材料。然而，在循环过程中，硅负极会经历体积膨胀和收缩，导致硅与其他电池组件之间的电接触损失，最终导致电池故障。包括东芬兰大学在内的全球电池研究人员一直致力于提高硅电极的性能。该校的研究人员通过电化学蚀刻技术开发了一种用于锂离子电池的自支撑介孔硅薄膜负极。其概念是，介孔硅中的孔隙可以适应循环过程中发生的体积膨胀，从而实现稳定的电池循环。研究人员通过相关分析，系统地探讨了孔隙特性对电极性能的影响，并揭示了它们之间的关系。为了探索它们之间的相关性，研究人员对硅薄膜进行了详细的孔隙分析和电化学表征。相关分析表明，可逆比容量与初始库仑效率、孔隙率和表面积之间存在很强的负相关。循环性能取决于薄膜厚度和孔隙特性。长期循环稳定性和孔径之间只有正相关性。半电池的比容量只有1200mAh g吗？在1的条件下，最佳硅薄膜负极可以稳定循环450次以上，ICE为81.2%。本研究为高性能锂离子电池用多孔硅材料的发展指明了方向。更重要的是，这为电池材料研究的研究人员，特别是研究硅负极的研究人员提供了见解，以更好地评估电极性能，并为电池研究制定更具成本效益的评估策略。

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