近日,美國加州大學(xué)研究人員使用廢玻璃瓶和低成本化學(xué)工藝為高性能鋰離子電池制造納米硅陽極。這些電池將應(yīng)用于電動(dòng)車輛和插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的范圍,并為手機(jī)和筆記本電腦等個(gè)人電子產(chǎn)品提供更多的電力以及更少的費(fèi)用。
硅陽極可以存儲(chǔ)比常規(guī)石墨陽極高達(dá)10倍的能量,但在充放電期間的膨脹和收縮使得它們不穩(wěn)定。研究人員發(fā)現(xiàn)硅縮小到納米尺度可以減緩這一問題,通過結(jié)合豐富且相對(duì)純凈的二氧化硅形式和低成本的化學(xué)反應(yīng),研究人員創(chuàng)建了鋰離子半電池,儲(chǔ)存的能量是傳統(tǒng)石墨陽極的近四倍。
為了創(chuàng)建陽極,研究人員研究從廢棄飲料瓶中的二氧化硅為鋰離子電池提供高純度硅納米粒子。該團(tuán)隊(duì)采用了三步法,其中包括將玻璃瓶粉碎和研磨成精細(xì)白粉,將氧化亞氮還原成納米結(jié)構(gòu)硅,并用碳涂覆硅納米粒子以提高其穩(wěn)定性和儲(chǔ)能性能。一個(gè)廢棄的玻璃瓶可為數(shù)百個(gè)紐扣電池或三五個(gè)電池組提供了足夠的納米硅。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)使用玻璃瓶基硅陽極制造的紐扣電池在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中大大優(yōu)于傳統(tǒng)電池。碳涂覆的玻璃衍生硅電極以C/2速率在400次循環(huán)后顯示出優(yōu)異的電化學(xué)性能,容量達(dá)到1420mAh/g。
資料來源:新材料在線
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