【導讀】鋰電池應用廣泛，工程師不斷研究改善其性能，不斷的尋求新的陽極材料，最近加州大學研究人員開發(fā)出了一種新架構(gòu)的硅陽極，應用在鋰電池中可以使充電過程快16倍。
加州大學河濱分校的一組研究人員開發(fā)出了一種新架構(gòu)的硅陽極，應用在鋰電池中可以使充電過程快16倍。新的設計構(gòu)建于3D結(jié)構(gòu)的錐形碳納米管材料之上?？梢允闺姵乇仍瓉磔p40%，卻能攜帶比原來多60%的電量，將使充電速度快16倍左右。
由于鋰電池被廣泛應用，人們也對之進行大量的研究改善它們的性能。尋找“完美”的電極材料的研究從未停止過。在商用領域目前的陽極多由石墨碳制成，每克能 攜帶370mAh電量(370mAh/g比容量)。而如果用碳納米管制成陽極，可以使性能翻三倍左右，達到1000mAh/g比容量。而更進一步研究發(fā) 現(xiàn)，硅是更好的電池陽極材料。因為它具備4200mAh/g比容量。相比目前商用的電池，提供了10倍以上的性能。而直接使用硅陽極并不能在現(xiàn)有的鋰電池 結(jié)構(gòu)內(nèi)正常工作。由于硅和鋰會在電池內(nèi)部發(fā)生反應，它會膨脹到4倍正常的大小。
現(xiàn)在，加州大學河濱分校的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新的架構(gòu)來將硅應用在鋰電池的陽極上。不僅能夠使單位重量材料攜帶更多電量，同時能讓充電速度快16倍左 右。研究人員首先構(gòu)建了一層石墨烯薄片，并在此基礎上使用柱狀碳納米管構(gòu)建了柱狀的納米結(jié)構(gòu)。最后他們使用溫和的電感耦合等離子體使之柱狀納米管變成錐形 結(jié)構(gòu)，最后他們將非晶硅沉積在上面。
應用這種結(jié)構(gòu)的陽極的鋰離子電池在快速充放電循環(huán)中也表現(xiàn)出了極高的穩(wěn)定性，陽極能達到1954mAh/g(是傳統(tǒng)陽極的五倍性能)。在230次充放電循 環(huán)后仍保留有1200mAh/g的比容量。
智能手機中電池性能的提升也是廠商不斷追求的目標嗎，這種陽極材料能批量生產(chǎn)的話，將會給智能手機行業(yè)帶來深遠的影響。
