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研究锂离子电池硅基负极提高循环性能


发布时间:2012-2-23 17:08:16  来源:钜大电子锂电事业部 点击次数:
        从目前的分析来看,想提高锂离子电池负极材料的循环性能,就必须与硅结合成复合材料才有希望发展,硅因其具有极高的理论容量而成为现阶段锂离子电池用负极材料研究的热点,也是最有潜力取代石墨的锂离子电池负极材料之一。
        虽然与硅结合的材料是具有发展潜力的,但是在锂离子电池充放电过程中,硅会发生巨大的体积变化,会导致材料粉化、失去电接触,容量减弱很快,为了避免这种状况,专家尝试了很多的方法,包括制备无定形硅薄膜、硅氧化物、多孔硅、纳米硅、含硅金属化合物、含硅非金属化合物、硅/碳复合材料、硅/金属复合材料等,这些方法或许都可以抑制了  硅材料的体积膨胀,或者改善了硅颗粒之间的电接触,从而在一定程度上提高了硅负极的循环稳定性和首次充放电效率。
        一般锂电商业化电极是由活性物质、导电剂和粘结剂组成,导电剂分散在粘结剂中使其具有电子导电性,粘结剂则起到将活性物质颗粒紧密包裹的作用,避免活性物质颗粒在循环过程中粉化、松散而失去电接触,这说明电极的循环性能不仅和活性物质有关,还与粘结剂性质与分步状态有一定的影响,除了硅材料本身的体积效应和内部颗粒之间的电接触状态外,硅材料与集流体之间的接触状态对于负极的循环稳定性也有很大影响。改善硅材料与集流体之间电接触状态主要有两种途径:一是提高粘结剂的性能,二是改变集流体的表面形貌。
        在整个研究过程中,除了硅基活性物质本身的改进,专家也在电极制备工艺和电解液上也做了大量研究,并设计了一种新型的的硅基负极结构,采用柔性的乙炔黑涂层替代传统的铜箔作为集流体,将活性物质粘结在乙炔黑涂层和聚乙烯膜之间,提高活性物质与集流体之间的结合强度,并期望通过这种夹心结构缓冲硅基负极在充放电过程中的体积变化,实验在进一步的验证中。
 
 
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