據(jù)外媒報(bào)道，美國科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一種碳納米管來制造帶有硅陽極的鋰離子電池。該設(shè)備在1500次循環(huán)后的容量保持率優(yōu)于87％。研究人員說，他們的發(fā)現(xiàn)克服了將硅用作陽極的許多障礙，開拓了鋰離子電池中電極材料的使用。

二級(jí)離子質(zhì)譜儀使PNNL的科學(xué)家能夠在分子水平上觀察鋰離子電池

外媒介紹，美國太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）的科學(xué)家使用碳納米管來克服開發(fā)鋰離子電池硅陽極所固有的一些問題。

實(shí)驗(yàn)得出，假如用硅陽極替代當(dāng)今廣泛應(yīng)用于商業(yè)電池中的石墨陽極，則有可能顯著提高電池的能量密度。

然而，硅也存在問題，當(dāng)它與鋰形成合金時(shí)，它會(huì)大幅度膨脹，有時(shí)膨脹高達(dá)400％，其膨脹會(huì)導(dǎo)致一系列性能的下降。

盡管今年美國萊斯大學(xué)的科學(xué)家證明了使用多孔硅的方法能夠解決問題，但由此出現(xiàn)的陽極缺乏機(jī)械強(qiáng)度，因此必須將其容量限制在遠(yuǎn)低于最大電勢(shì)（盡管仍遠(yuǎn)高于石墨）的水平，以最小化電極上的應(yīng)力。

PNNL小組轉(zhuǎn)而使用碳納米管并將其用于硅陽極。利用鋁熱還原技術(shù)，研究小組制備了碳納米管硅微球，這種小而圓的顆粒能夠吸收硅顆粒的膨脹，將其限制在全鋰化的30％左右。陽極還表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，能夠承受200兆帕的壓力。

研究人員根據(jù)碳納米管這一概念制造了幾種硅電極設(shè)計(jì)，并以論文《具有非凡機(jī)械強(qiáng)度的分級(jí)多孔硅結(jié)構(gòu)如高性能鋰離子電池陽極》發(fā)表在了《自然通訊》上。

研究小組認(rèn)為，基于碳納米管－硅的分級(jí)多孔納米結(jié)構(gòu)為下一代電池的實(shí)際應(yīng)用帶來了巨大的希望，下一步將研究可擴(kuò)展的電池生產(chǎn)方法，比如利用噴霧干燥和機(jī)械冷凝。

微鋰電團(tuán)隊(duì)分析，納米結(jié)構(gòu)的電池材料和電極的合理設(shè)計(jì)，將為電池材料的設(shè)計(jì)開辟新的領(lǐng)域。