鋰電池負(fù)極材料硅烯的優(yōu)勢分析
來源：寶鄂實業(yè)
2020-01-08 08:28
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硅烯是一種具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的層狀硅材料，可通過分子束外延以及固相反應(yīng)的方法制備得到。由于在硅烯中，硅原子間的鍵長要比石墨烯中碳原子間的鍵長大許多，所以硅烯中層間原子排列具有曲翹的排列結(jié)構(gòu)。
相比于傳統(tǒng)金剛石結(jié)構(gòu)的硅材料，硅烯的層間耦合作用是范德華力，層與層之間提供了可供鋰離子插入的空間，確保在充放電過程中硅烯的結(jié)構(gòu)不被破壞，從而避免了傳統(tǒng)硅電極材料在充放電過程中電極體積膨脹的問題。鋰電池負(fù)極材料利用硅烯制作的負(fù)極材料的穩(wěn)定性和循環(huán)次數(shù)都可以得到很大的提高，相比于石墨，多層硅烯的晶格常數(shù)更大，其理論容量可以達(dá)到石墨的三倍左右。
另外，利用固相法制備的硅烯中硅原子和鈣原子交替排列形成層狀結(jié)構(gòu)，通過局部化學(xué)插層的方法把鈣移除，進(jìn)而得到獨立無襯底的硅烯。利用這種化學(xué)法制備的硅烯作為鋰電池的陰極，同時具有硅基材料的高容量和石墨材料的良好循環(huán)特性等優(yōu)點，成為一種非常有潛力的鋰電池負(fù)極材料。
隨著先進(jìn)材料和全電氣化電動車應(yīng)用發(fā)展對電池需求的提升，鋰離電池的能量密度也在不斷提高；硅材料由于其優(yōu)異的比容量而成為一種理想的負(fù)極材料。
