鋰電池負(fù)極材料――硅鍺納米管
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-05 16:31
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去年的12月份，由美國西北大學(xué)、韓國漢陽大學(xué)和三星電子有限公司聯(lián)合開發(fā)的一種新型鋰離子電池負(fù)極材料正式面世，這是一種雙層（硅NT和硅鍺陣列）結(jié)構(gòu)的電極。
以往的單層硅納米管被證明可以容許大量的鋰離子進(jìn)行可逆反應(yīng)，這為更大容量鋰離子電池設(shè)計及其安全運(yùn)行提供了保障。但單層系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：由于硅納米管的低導(dǎo)電性和離子擴(kuò)散性不能提供高倍率的放電模式，這就妨礙了硅納米管做負(fù)極的鋰電池被用作大型可再生能源。例如純電動汽車和插電式混合動力汽車需要動力鋰電池同時具有高能量密度和高功率密度。
雙層硅鍺納米管使鋰電池結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和電化學(xué)性能得到改進(jìn)?；趧恿W(xué)和電化學(xué)性能，硅和鍺分別作為鋰電池負(fù)極的內(nèi)外層，雙層次最大限度地減少了機(jī)械力的破壞和陰極的極化反應(yīng)。
從外觀上來年看，雙層電極的厚度為10~15納米，這與原來單層硅納米管的硅殼層厚度為15~20納米不同。
從容量來看，硅鍺納米管的第一次放電容量為1544.6mAh，充電容量為1746.1mAh，其工作電壓為0.01V~2.0V，充電倍率為0.2C，其首次庫侖效率達(dá)到88.5%，比之前的鍺納米線的電極更高。
硅鍺電極系統(tǒng)在3C充電倍率下為鋰電池充電可以充入61%的容量，這比單層的硅電極高出兩倍多，這是由于新的鋰電池負(fù)極結(jié)構(gòu)具有更快捷的電導(dǎo)性和高鋰離子擴(kuò)散系數(shù)。同時，其內(nèi)部電阻要低得多。
經(jīng)過上述原理的設(shè)計，采用新材料的鋰離子電池負(fù)極顯示出可改進(jìn)同質(zhì)化硅系統(tǒng)的性能，其3C充電模式下的容量提高了兩倍，并能在50次循環(huán)后仍然保留85%的容量。
以往的單層硅納米管被證明可以容許大量的鋰離子進(jìn)行可逆反應(yīng)，這為更大容量鋰離子電池設(shè)計及其安全運(yùn)行提供了保障。但單層系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：由于硅納米管的低導(dǎo)電性和離子擴(kuò)散性不能提供高倍率的放電模式，這就妨礙了硅納米管做負(fù)極的鋰電池被用作大型可再生能源。例如純電動汽車和插電式混合動力汽車需要動力鋰電池同時具有高能量密度和高功率密度。
雙層硅鍺納米管使鋰電池結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和電化學(xué)性能得到改進(jìn)?；趧恿W(xué)和電化學(xué)性能，硅和鍺分別作為鋰電池負(fù)極的內(nèi)外層，雙層次最大限度地減少了機(jī)械力的破壞和陰極的極化反應(yīng)。
從外觀上來年看，雙層電極的厚度為10~15納米，這與原來單層硅納米管的硅殼層厚度為15~20納米不同。
從容量來看，硅鍺納米管的第一次放電容量為1544.6mAh，充電容量為1746.1mAh，其工作電壓為0.01V~2.0V，充電倍率為0.2C，其首次庫侖效率達(dá)到88.5%，比之前的鍺納米線的電極更高。
硅鍺電極系統(tǒng)在3C充電倍率下為鋰電池充電可以充入61%的容量，這比單層的硅電極高出兩倍多，這是由于新的鋰電池負(fù)極結(jié)構(gòu)具有更快捷的電導(dǎo)性和高鋰離子擴(kuò)散系數(shù)。同時，其內(nèi)部電阻要低得多。
經(jīng)過上述原理的設(shè)計，采用新材料的鋰離子電池負(fù)極顯示出可改進(jìn)同質(zhì)化硅系統(tǒng)的性能，其3C充電模式下的容量提高了兩倍，并能在50次循環(huán)后仍然保留85%的容量。
