鋰離子電池硅基負(fù)極相關(guān)研究：
鋰離子電池發(fā)展到今天，人們對(duì)于其能量密度的要求越來(lái)越高。硅基鋰離子電池負(fù)極材料由于具有較低的氧化還原電位和高理論比容量，因此能夠?yàn)槿姵靥峁└叩哪芰棵芏?。然而，硅?fù)極在鋰化/脫鋰化過(guò)程中存在著嚴(yán)重的體積膨脹效應(yīng)，這種劇烈的體積膨脹在每一周循環(huán)過(guò)程中都會(huì)持續(xù)發(fā)生對(duì)全電池的穩(wěn)定性造成致命傷害。通常，人們采用在硅納米顆粒表面構(gòu)建緩沖層（如聚合物緩沖層、碳包覆層、液態(tài)金屬包覆層等）的方法來(lái)抑制體積膨脹。但是，這些緩沖層要么具有多孔特性無(wú)法阻止電解液的滲透、要么與硅顆粒之間相互作用太弱以至于承受不了體積膨脹而脫落。
OPZV,opzs蓄電池的生產(chǎn)廠(chǎng)家：無(wú)錫匯眾偉業(yè)電氣有限公司，所生產(chǎn)的管型蓄電池使用美國(guó)進(jìn)口隔板，德國(guó)進(jìn)口膠體，質(zhì)量好，價(jià)格優(yōu)。
針對(duì)上述問(wèn)題，艾新平教授團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，必須在硅納米顆粒表面構(gòu)建一層與硅存在鍵合作用的致密緩沖層，使其在體積膨脹過(guò)程中能夠適應(yīng)硅顆粒的體積變化不脫落，持續(xù)抑制電解液與活性材料的接觸以避免SEI反復(fù)成膜，這樣才能夠有效解決硅負(fù)極存在的問(wèn)題。他們利用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中的酯基官能團(tuán)與硅納米粒子表面Si-OH的鍵合作用成功地將PMMA包覆在表面，然后一步熱解得到雙核殼結(jié)構(gòu)的Si@SiOx@C材料[4]。得益于外層致密的碳層對(duì)電解液的封閉作用和中間SiOx對(duì)體積膨脹的緩沖效應(yīng)，這種復(fù)合硅負(fù)極能夠?qū)崿F(xiàn)1972mAh/g的高容量和長(zhǎng)達(dá)500周的穩(wěn)定循環(huán)。長(zhǎng)期循環(huán)過(guò)程中高達(dá)99.5%的庫(kù)倫效率說(shuō)明Si@SiOx@C復(fù)合負(fù)極體積膨脹造成的活性物質(zhì)消耗確實(shí)得到了很大程度的緩解。
圖3 Si/PPP復(fù)合負(fù)極的制備過(guò)程示意圖
在上述致密鍵合性緩沖層思想的指導(dǎo)下，艾新平教授團(tuán)隊(duì)又用簡(jiǎn)單的機(jī)械化學(xué)方法制備了一種平面有序N摻雜導(dǎo)電聚合物包覆的復(fù)合硅負(fù)極Si/PPP（聚對(duì)苯）[5]。這種完全由芳香環(huán)組成的導(dǎo)電聚合物能夠在Si顆粒表面以平面的方式緊密堆積鍵合，從而形成兼具電子電導(dǎo)、聚合物柔性和致密性的人工SEI層。這種Si/PPP負(fù)極的可逆比容量高達(dá)2387mAh/g，在循環(huán)500周后的容量保持率高達(dá)88.5%，長(zhǎng)循環(huán)過(guò)程中平均庫(kù)侖效率高達(dá)99.7%。
當(dāng)前，全球正處于能源革命的浪潮中。中國(guó)作為發(fā)展中的能源大國(guó)，更須從國(guó)家發(fā)展和能源安全的戰(zhàn)略高度，順勢(shì)而為，積極推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命。神華集團(tuán)大力實(shí)施清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略，探索讓黑色的煤“綠”起來(lái)，正是為建設(shè)生態(tài)中國(guó)承擔(dān)的重任。我國(guó)現(xiàn)已成為世界上*大的能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，形成了煤炭、電力、石油、天然氣、新能源等多元發(fā)展的能源供給體系，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的能源需求得到保障，生產(chǎn)生活用能有了顯著改善。但需要引起足夠重視的是，當(dāng)前仍面臨能源需求總量大、能源供給結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化、能源技術(shù)水平有待提高等挑戰(zhàn)。
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