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                        大展神威！石墨烯硅-碳復合物解決鋰電池容量衰減難題
                      
        
                      
        
                        來源：中國粉體技術網    更新時間：2017-07-26 09:45:36    瀏覽次數：
                      
        
                      
        
                        
        		
                      
        
                      
					  					  
        
                         
                      
        
                      
        
                        
        　　高級通訊設備和電動汽車領域日益增長的能源需求使得高能量密度鋰離子電池的研制引起了巨大關注。硅基材料由于具有超高的比容量、大儲量以及相對低的鋰嵌入電位，可用作下一代鋰離子電池負極。然而，在連續嵌鋰和脫鋰過程中體積的顯著變化會造成活性材料的破碎和脫落，進而引起嚴重的容量衰減。很多研究表明，通過引入石墨烯等某些碳材料得到的硅-碳復合物，可以呈現出碳的很多優良特性（比如電導性和機械靈活性），從而可以有效解決這個問題。
        
　　
        
　　最近，北京大學劉忠范院士與彭海琳教授（共同通訊）合作，提出了一種垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒，它可以用作穩定的鋰離子電池負極并擁有高比容量。在一氧化硅（SiO）微粒表面通過化學氣相沉積方法垂直生長的石墨烯不僅可以顯著增強微粒的導電性能，還能為鋰離子提供大量的傳輸通道。研究發現，即使在高負載（1.5 mg/cm2）情況下，獲得的復合材料仍然有很好的穩定性（100圈，保持率93%），容量高達1600 mA h/g。
        
　　
        

        圖1. 垂直石墨烯包裹硅基微粒的設計
        
圖1. 垂直石墨烯包裹硅基微粒的設計
        
 
        
圖2. 一氧化硅微粒上的垂直石墨烯生長
        
圖2. 一氧化硅微粒上的垂直石墨烯生長
        

        
　　垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒微粒的導電性能測試
        
圖3. 垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒微粒的導電性能測試
        

        
 垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒陽極的電化學性能
        
圖4. 垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒陽極的電化學性能
        
　　
        
嵌鋰過程中垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒粒子的原位TEM表征
        
圖5. 嵌鋰過程中垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒粒子的原位TEM表征
        

        
垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒/石墨-NCA全電池性能測試
        
圖6. 垂直石墨烯包裹的一氧化硅微粒/石墨-NCA全電池性能測試
        
 
        

        　　資料來源：中國化學與物理電源行業協會
        

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