硅氧负极材料在消费锂电池和动力锂电池中均已开始批量应用:小米11pro的硅氧负极超充电池;使用LG高镍NCA电池的特斯拉Model3性能版、4680大圆柱也使用硅氧负极。相比于高档人造石墨负极材料7万元/吨,硅氧负极材料价格达15—20万元/吨,有明显的差距。
目前,硅负极因其理论比容量约为商业石墨负极的十倍,且工作电压适中,被视为极具应用潜力的负极材料。 此外,硅在地壳中储量丰富、成本低廉且环保。 然而,将硅基材料转化为工业级锂电池负极面临诸多挑战。
硅材料在锂离子电池中主要用作负极材料。与石墨材料组成硅碳复合材料,其比容量和抗压性较传统石墨烯材料优势更加显著,是实现高能量密度储能电池的关键材料。 除此之外,硅碳复合材料在提高锂离子电池的续航能力…
Jincheng Zhuang的研究显示,硅烯作为锂离子电池负极材料时比容量可达954mAh/g,虽然不如晶体Si材料,但是仍然远远的高于传统的石墨材料(372mAh/g),硅烯材料层之间较大的空间,较高的吸附能和较低的Li+扩散壁垒,都使得硅烯成为高比能、长寿命锂离子电池理想的
通过角分辨光电子能谱仪确定了硅烯的狄拉克费米子特性,这一研究表明硅烯中的电子具有极快的传输速度,解决了传统硅材料中导电性差的问题。另外,研究还表明硅烯在大气下的稳定性远高于传统硅材料,其结构和电子性能均得以保持。这一成果近期发表在
JinchengZhuang的研究显示,硅烯作为锂离子电池负极材料时比容量可达954mAh/g,虽然不如晶体Si材料,但是仍然远远的高于传统的石墨材料(372mAh/g),硅烯材料层之间较大的空间,较高的吸附能和较低的Li+扩散壁垒,都使得硅烯成为高比能、长寿命锂离子电池
新硅碳具有高能量密度、快速充电能力、循环寿命长、安全方位性高等优点,是固态电池负极的理想材料。受益于固态电池放量,新硅碳需求爆发指日可待。
硅基负极材料具有较低的脱嵌锂电位(~0.4V vs. Li/Li+),略高于石墨(~0.05V vs. Li/Li+), 在充电时可以避免表面的析锂现象,而石墨负极电压平台接近锂的析出电位,易产生锂枝晶,枝晶刺破隔膜,将导致电池短路,威胁电池安全方位。 硅在锂化时的严重体积效应是硅基材料商业化的最高大限制。 硅在彻底面锂化时,硅的体积会发生超过 300%的膨胀,巨大的体积变化会
硅基负极材料以其极高的理论比容量成为锂离子电池负极材料研究的热点。硅负极材料的理论比容量远高于商业石墨负极材料,且工作电压适中,这使得硅基负极材料在提升电池能量密度方面具有显著优势。然而,硅在充放电过程中的体积膨胀和收缩过大,导致
利用几种金属(过渡金属氧化物,如Mn、Fe、Co、Ni和Cu)与硅复合制备金属氧化物基复合材料,可以获得更好的导电性和力学性能以及增强的电化学性能。近年来的研究重点是利用纳米级金属来激活负极,以增加第一名次锂化过程中的ICE并保持其可逆容量(图7)。与石墨烯相比,MXene表现出氧化石墨烯
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