日本大学制成新型复合薄膜电极 有望实现容量更高的锂离子电池

据外媒报道，日本丰桥科技大学的研究人员利用气溶胶沉积技术成功制备了一种用于锂离子电池的未结合磷化锡/碳复合薄膜电极。Sn4P3颗粒可以通过冲击固结直接固化在金属基底上，而不需要粘合剂。锂离子提取过程中碳的络合和可控的电势窗口提高了充放电循环的稳定性，有利于制造出更高容量的先进锂离子电池。

锂离子电池已被广泛用作便携式电子设备的电源，并且由于其作为电动汽车和插电式混合动力汽车的电源以及可再生能源固定储能系统的潜力，最近引起了相当大的关注。为了提高其能量密度，需要更高容量的阳极材料。尽管从理论上讲，锂硅、锂锡和其他锂合金的容量明显高于石墨，并且已经被广泛研究，但它们的体积在电池充电和放电过程中会发生显著变化，导致循环稳定性较差。磷化锡具有层状结构，通常用作锂离子电池的高容量合金阳极材料，平均工作电压为-0.5 V。研究表明，将纳米结构Sn4P3颗粒与碳材料络合可以显著提高锂离子电池循环稳定性。一般来说，电池中的电极是通过在金属箔上涂覆由电极活性材料、导电碳添加剂和粘合剂组成的浆料制成的。由于使用了大量的导电添加剂和粘合剂来实现稳定的循环，通过碳络合形成的Sn4P3阳极将电极中活性物质的重量减少了约60%至70%。结果，每个电极的重量比容量显著降低。日本丰桥科技大学电力电子信息工程学院的研究人员通过气溶胶沉积技术成功制备了一种用于锂离子电池的非粘合磷化锡/碳复合膜电极。在生产过程中，使用简单的球磨方法，Sn4P3颗粒可以与乙炔炭黑络合，形成的Sn4P3/C颗粒将通过冲击固结直接固化在金属基体上，而不需要任何导电添加剂或粘合剂。该方法可以将合成产物中Sn4P3的含量提高到80%以上。此外，它还可以减少复合电极的结构变化，提高复合碳的循环稳定性和锂提取反应中的可控电位窗口。通过AD工艺制备的Sn4P3/C复合膜在100、200和400次循环下分别具有730mAh g-1、500mAh g-1和400mAh g-2的比容量。这项研究的结果将有助于实现更高容量的锂离子电池。此外，通过类似的合金化和去合金化反应，不仅可以从Sn4P3中储存和提取锂，还可以储存和提取钠。因此，Sn4P3电极可以用于钠离子电池，以实现成本更低的下一代钠离子电池。

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