三星電池采用石墨烯加硅陽(yáng)極組合 能量密度提升
三星技術(shù)研究所(SAIT)近日成功開(kāi)發(fā)出提升鋰電池容量的新方案,即使用石墨烯加硅陽(yáng)極組合,預(yù)計(jì)該方案將于不久后正式商用。
SAIT團(tuán)隊(duì)直接在硅陽(yáng)極材料表面涂上一層石墨烯,并使用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝以避免碳化硅的形成,該工藝主要以二氧化碳為氧化劑。
研究人員稱(chēng),由于石墨烯具有較好的導(dǎo)電和機(jī)械性能,因此其可以讓硅納米粒子左右滑動(dòng),并防止硅納米粒子在電極空隙中擴(kuò)散。涂覆石墨烯的硅納米粒子使得電池容量提升的同時(shí)也保持較好的性能。
一旦與目前在售的鋰電池陰極配對(duì),硅陽(yáng)極將允許鋰電池單元在200次充放電后,能量密度依然達(dá)到普通鋰電池的1.5至1.8倍。
除了能量密度得到提升外,由于電池陽(yáng)極的容量變化不足整個(gè)電池單元的10%,因此采用新方案的電池在安全性方面也不存在任何問(wèn)題。
此外,SAIT團(tuán)隊(duì)還強(qiáng)調(diào),整個(gè)過(guò)程中最關(guān)鍵的是避免碳化硅的形成。碳化硅是一種較差的電絕緣體,且與鋰離子反應(yīng)不活躍,一旦其形成,將會(huì)阻礙鋰離子擴(kuò)散到硅相位中。經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn),SAIT團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)二氧化碳作為氧化劑,可以在避免碳化硅形成的同時(shí)降低反應(yīng)溫度。
SAIT表示,盡管上述方案目前仍作為一項(xiàng)科研項(xiàng)目,將其應(yīng)用到實(shí)際生活中尚需時(shí)日,不過(guò)未來(lái)如果電動(dòng)車(chē)采用這種技術(shù)后,其續(xù)航里程會(huì)得到大幅提升。