淺析新材料可使鋰電池負(fù)極容量提高7倍

這樣制成的電極可用于紐扣電池(2032型)，使用鋰金屬作為反電極，1立方米氟磷酸鋰 (LiPF6)溶解在碳酸乙烯酯(EC：ethylene carbonate)和碳酸二乙酯(DEC：diethyl carbonate)中，采用1:1的體積比，作為電解液。研究小組測試了不同尺寸的氫化非晶硅顆粒，進(jìn)行電化學(xué)嵌鋰。

他們發(fā)現(xiàn)，氫化非晶硅最小顆粒(直徑380納米)的測試表明，首次循環(huán)中有相對較高的容量，就是580 mAh g-1，第二次循環(huán)中顯著下降到165 mAh g-1，然后，第三次循環(huán)，進(jìn)一步降低到40 mAh g-1，電流速度是100 mA g-1。不同尺度顆粒的容量相差10到20 mAh g-1，所以，對于尺度大小沒有明顯的依賴。平均容量局限于大約50 mAh g-1。研究小組指出，這一存儲容量相當(dāng)?shù)停啾戎?，晶體硅的最大存儲容量是3579 mAh g-1。

相比之下，銅涂層的氫化非晶硅顆粒呈現(xiàn)出的具體電荷存儲容量，是600 mAh g-1，負(fù)載為100 mAh g-1，比原始?xì)浠蔷Ч杼岣吡私?倍，也高于石墨陽極的理論容量(372 mAh g-1)。銅涂層顆粒不會降低容量，也不退化，可進(jìn)行連續(xù)循環(huán)，而且，循環(huán)數(shù)增加時，它們表現(xiàn)的電荷存儲容量也會增加。

銅涂層的氫化非晶硅粒子會顯著提高鋰的存儲容量，比原始?xì)浠蔷Ч枇Ｗ犹岣?倍。銅的存在有助于抑制溶劑分解，加強(qiáng)鋰化和脫鋰過程，這一過程發(fā)生在氫化非晶硅粒子中，也會加強(qiáng)銅涂層在這些過程中的作用。這種化學(xué)方法就是把銅涂在氫化非晶硅粒子上，具有巨大潛力，可以開發(fā)先進(jìn)的負(fù)極材料，用于鋰離子電池。

膠狀培育的氫化非晶硅粒子，可用作鋰離子電池陽極，具有比石墨高得多的能量密度。他們發(fā)現(xiàn)，可以顯著提高電池的循環(huán)性能，增強(qiáng)鋰存儲容量(7倍)，只需要把銅沉積在氫化非晶硅粒子上，這要使用多元醇還原法。優(yōu)越的性能源自銅涂層形成的電子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。高分辨率界面光譜電化學(xué)研究采用原位拉曼光譜(Raman spectroscopy)，說明銅涂層在氫化非晶硅上的作用，他們進(jìn)行了深入研究，可以使較低的庫侖效率(Coulombic efficiency)得到提高，也可避免鋰離子電池硅基陽在極循環(huán)中的容量衰退。