下一代锂电池负极资料：硅负极

提起硅负极你想到的是什么呢？大容量、高体积胀大？硅负极作为新一代的锂离子电池负极资料，其容量最高可达4200mAh/g，是石墨负极资料的10倍以上，是最具期望的下一代锂离子电池负极资料。

下一代锂电池负极资料：硅负极

在这耀眼的光环下，硅负极也存在着难以战胜的缺陷，这首要源于硅负极在嵌锂过程中严重的体积胀大，在彻底嵌锂状态下，硅负极的体积胀大可达300%，这会形成资料颗粒的粉化和掉落，严重影响其电化学功能。大家极力削减硅负极资料的体积胀大，例如纳米颗粒、薄膜电极、碳包覆处理等方法，都是大家为战胜硅负极胀大所做出的努力。体积胀大关于锂离子电池是一个坏消息，可是让咱们换个视点考虑一下，硅负极无穷的体积胀大是不是还有一些特使的用处呢？

下一代锂电池负极资料：硅负极

清华大学的Jialiang Lang等人就利用了硅负极在充放电过程中的体积胀大开发了一款“微型起重机”。该“微型起重机”实际上是一个软包锂离子电池，其正极采用了体积改变很小的LiFePO4资料，而负极使用了硅负极资料，电池容量为2.1Ah。并利用该电池进行了“举水试验”，在试验中该电池经过充电“举起”了637.5g的水，在彻底充电状态下电池胀大所发生的压强到达了25.8KPa，在后续的循环过程中发生了平均21KPa的压力。后续的研讨标明，该电池能够发生的最高压力可达17MPa。在整个充放电电压渠道期间，该电池能够继续发生10MPa以上的压力。在该过程中，充电发生的能量分为3有些，一有些转化为机械能，一有些转换为化学能储存在电池中，一有些则转化为热能耗散了。

下一代锂电池负极资料：硅负极

当然关于一款意在将电能转换为机械能的设备，迅速的呼应的能力自然是十分重要的，Jialiang Lang对电池在迅速充放电形式下，体积胀大的呼应速度进行了研讨。研讨标明电池胀大对脉冲电流有着很好的呼应速度。并且胀大距离与充电时间根本出现线性关系，在2A/g的电流密度下，胀大速度为1.6nm/s，因而该计划能够用于纳米精度的定位。电池的胀大速度首要与硅负极的面密度、电池厚度和电流密度相关，因而在电池定型的前提下，咱们能够经过操控电流的方法来操控电池的胀大速度，然后到达咱们所需求的操控精度。在该研讨中，Si负极的容量表现仅为800mAh/g，因而该“微型起重机”还有很大的提高空间。该“微型起重器”能够准确的发生纳米标准的位移，并能接受无穷的负载，因而能够应用在一些需求在纳米级高精度定位的范畴，例如操作扫描隧道显微镜的探针等。反其道而行之，往往能取得不错的作用。