韓國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)高容量硅材料 或使電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航翻倍
發(fā)布時(shí)間：2020-03-25 11:36:24
據(jù)外媒報(bào)道，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）儲(chǔ)能研究中心的Hun-Gi Jung博士及其研究團(tuán)隊(duì)宣布，已開(kāi)發(fā)出新型硅負(fù)極材料。與石墨負(fù)極材料相比，采用這種材料的電池可將容量提升4倍，并且支持快速充電，在5分鐘之內(nèi)充電至80%以上。如果用在電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電池上，預(yù)計(jì)汽車(chē)的續(xù)航里程或?qū)⒃黾右槐兑陨稀?/span>目前，量產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)電池所用的石墨負(fù)極材料容量較低，電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程要比內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)短。為了開(kāi)發(fā)長(zhǎng)續(xù)航里程電動(dòng)汽車(chē)，人們?nèi)找骊P(guān)注儲(chǔ)能能力比石墨大10倍的硅，并將其視為下一代負(fù)極材料。然而，由于在充放電周期內(nèi)，硅會(huì)迅速膨脹，導(dǎo)致存儲(chǔ)容量大幅下降，硅材料尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。研究人員提出過(guò)許多方法，用以提高硅負(fù)極材料的穩(wěn)定性，均因成本過(guò)高和流程復(fù)雜受到限制，無(wú)法順利實(shí)現(xiàn)用硅取代石墨的目標(biāo)。為了提高硅的穩(wěn)定性，Dr. Jung及其團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)關(guān)注生活中的常見(jiàn)材料，如水、油和淀粉。他們將淀粉和硅分別溶解于水和油中，并進(jìn)行混合加熱，以生產(chǎn)碳硅復(fù)合材料。通過(guò)簡(jiǎn)單的油炸食品加熱工藝，碳和硅被牢牢固定，防止在充放電循環(huán)過(guò)程中硅負(fù)極材料發(fā)生膨脹。研究小組所開(kāi)發(fā)的復(fù)合材料，其容量是石墨負(fù)極材料（360mAh/g - 1,530mAh/g）的4倍，并且可在500次循環(huán)中保持容量穩(wěn)定。研究還發(fā)現(xiàn)，采用這種材料的電池，可在5分鐘內(nèi)充電至80%以上。因?yàn)樘记蚩梢宰柚钩Ｒ?jiàn)的硅材料膨脹現(xiàn)象，提升硅材料穩(wěn)定性；而且使用高導(dǎo)電碳和重新排列硅結(jié)構(gòu)，可以提升輸出量。KIST團(tuán)隊(duì)首席研究員Dr. Jung表示：“我們能夠利用常見(jiàn)的日用材料，通過(guò)簡(jiǎn)單的混合和加熱過(guò)程，開(kāi)發(fā)出碳硅復(fù)合材料。我們采用的是比較簡(jiǎn)單的工藝，而且所開(kāi)發(fā)出來(lái)的復(fù)合材料性能優(yōu)異，因此，很有希望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化和批量化生產(chǎn)。這種復(fù)合材料可應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的鋰離子電池和儲(chǔ)能系統(tǒng)。”
