蓋世汽車訊 在硅線鋰離子電池中，電解液會剝離硅，阻斷電子通路并大大降低充電能力。據(jù)外媒報(bào)道，為了開辟新的研究途徑，研究人員詳細(xì)研究這一過程，以充分利用硅的巨大潛力，打造高容量、長效電池，從而徹底改變手機(jī)、汽車等設(shè)備。

（圖片來源：洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室）

洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室（Los Alamos National Laboratory）的科學(xué)家Jinkyoung Yoo表示：“基于新的認(rèn)識，我們提議開發(fā)一種涂層方法，將硅與電解液隔離開來，從而提升硅納米線鋰離子電池的性能。”

研究人員認(rèn)為，在下一代鋰離子電池的實(shí)際應(yīng)用中，硅是最有前途的高容量負(fù)極材料。在鋰離子電池中，使用基于石墨的負(fù)極，可使電動汽車的續(xù)航里程超過400英里。硅負(fù)極電池的存儲容量，是石墨負(fù)極電池的10倍多，但由于反復(fù)充電后會出現(xiàn)容量衰減，其開發(fā)受到阻礙。經(jīng)過100次充放電循環(huán)后，使用硅的電池只能保留60%的原始存儲容量。就日常技術(shù)而言，這還不夠好。目前，其確切原因尚不明了。

在早期應(yīng)用中，當(dāng)硅球形粒子暴露在電解液中并進(jìn)行充電時(shí)，會膨脹300%并破壞負(fù)極。在所有類型的電池中，將負(fù)極暴露于電解質(zhì)的過程，會產(chǎn)生形成固體電解質(zhì)界面膜(SEI) 的反應(yīng)。SEI對電池中的電化學(xué)反應(yīng)至關(guān)重要，并控制著電池穩(wěn)定性。當(dāng)SEI從負(fù)極分離時(shí)，如同剝離硅一樣，電接觸斷開，電池容量下降。研究人員表示：“我們曾經(jīng)認(rèn)為，采用納米線，可以解決硅在電解液中膨脹的問題。因?yàn)榫€長度可以拉長。然而，事實(shí)證明，我們并沒有搞明白。”

為了深入進(jìn)行研究，研究人員在不銹鋼圓盤上種植了一片硅納米線“森林”，作為電池實(shí)驗(yàn)的負(fù)極。該實(shí)驗(yàn)室的CINT設(shè)施具有獨(dú)特的能力，可以使負(fù)極上直接生長這種硅線。然后，結(jié)合低溫掃描透射電子顯微鏡與先進(jìn)的分析算法，以3D方式揭示硅納米線的相關(guān)結(jié)構(gòu)和化學(xué)演化，及在其上形成的SEI。

新的研究發(fā)現(xiàn)，電解液會滲透到硅納米線中的各個(gè)地方，形成SEI口袋，破壞電子通道。經(jīng)過這一過程，最終在負(fù)極上形成孤立的硅島，無益于電池容量。研究人員計(jì)劃，下一步是在硅顆粒或納米線上覆以涂層，以在電解液存在的情況下保持硅的完整性。

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