淺析新材料可使鋰電池負極容量提高7倍
這樣制成的電極可用于紐扣電池(2032型),使用鋰金屬作為反電極,1立方米氟磷酸鋰 (LiPF6)溶解在碳酸乙烯酯(EC:ethylene carbonate)和碳酸二乙酯(DEC:diethyl carbonate)中,采用1:1的體積比,作為電解液。研究小組測試了不同尺寸的氫化非晶硅顆粒,進行電化學嵌鋰。
他們發(fā)現(xiàn),氫化非晶硅最小顆粒(直徑380納米)的測試表明,首次循環(huán)中有相對較高的容量,就是580 mAh g-1,第二次循環(huán)中顯著下降到165 mAh g-1,然后,第三次循環(huán),進一步降低到40 mAh g-1,電流速度是100 mA g-1。不同尺度顆粒的容量相差10到20 mAh g-1,所以,對于尺度大小沒有明顯的依賴。平均容量局限于大約50 mAh g-1。研究小組指出,這一存儲容量相當?shù)?,相比之下,晶體硅的最大存儲容量是3579 mAh g-1。
相比之下,銅涂層的氫化非晶硅顆粒呈現(xiàn)出的具體電荷存儲容量,是600 mAh g-1,負載為100 mAh g-1,比原始氫化非晶硅提高了近7倍,也高于石墨陽極的理論容量(372 mAh g-1)。銅涂層顆粒不會降低容量,也不退化,可進行連續(xù)循環(huán),而且,循環(huán)數(shù)增加時,它們表現(xiàn)的電荷存儲容量也會增加。
銅涂層的氫化非晶硅粒子會顯著提高鋰的存儲容量,比原始氫化非晶硅粒子提高7倍。銅的存在有助于抑制溶劑分解,加強鋰化和脫鋰過程,這一過程發(fā)生在氫化非晶硅粒子中,也會加強銅涂層在這些過程中的作用。這種化學方法就是把銅涂在氫化非晶硅粒子上,具有巨大潛力,可以開發(fā)先進的負極材料,用于鋰離子電池。
膠狀培育的氫化非晶硅粒子,可用作鋰離子電池陽極,具有比石墨高得多的能量密度。他們發(fā)現(xiàn),可以顯著提高電池的循環(huán)性能,增強鋰存儲容量(7倍),只需要把銅沉積在氫化非晶硅粒子上,這要使用多元醇還原法。優(yōu)越的性能源自銅涂層形成的電子導電網(wǎng)絡。高分辨率界面光譜電化學研究采用原位拉曼光譜(Raman spectroscopy),說明銅涂層在氫化非晶硅上的作用,他們進行了深入研究,可以使較低的庫侖效率(Coulombic efficiency)得到提高,也可避免鋰離子電池硅基陽在極循環(huán)中的容量衰退。
評論