硅納米粒子或將10倍提升鋰電池蓄電能力

本報訊? 硅材料因儲量豐富，且能比鋰電池中使用的石墨吸收更多的鋰離子，被認為具有制造大容量電池的前景。但硅顆粒在吸收和釋放鋰離子時會膨脹和收縮，在多次充放電循環后容易破裂。

近日，據科技部網站消息，加拿大阿爾伯塔大學化學家布里亞克（Jillian Buriak）團隊發現將硅塑造成納米級的顆粒有助于防止它破裂。研究測試了四種不同尺寸的硅納米顆粒，確定多大的尺寸才能最大限度地發揮硅的優點，同時最大限度地減少其缺點。它們均勻分布在由具有納米孔徑的碳制成的高導電性石墨烯氣凝膠中，以彌補硅的低導電性。他們發現，最小的顆粒（直徑僅為30億分之一米）在多次充放電循環后表現出最佳的長期穩定性。這克服了在鋰離子電池中使用硅的限制。這一發現可能導致新一代電池的容量是目前鋰離子電池的10倍，朝著制造新一代硅基鋰離子電池邁出了關鍵的一步。

這項研究有廣闊的應用前景，特別是在電動汽車領域，可以使其行駛里程更遠、充電速度更快、電池重量更輕。下一步是開發一種更快、更便宜的方法來制造硅納米顆粒，使其更容易運用在工業生產上。此項研究成果發表在《材料化學》雜志上。

據了解，動力電池是電動汽車的心臟，是決定新能源汽車續航里程的關鍵。目前，“里程焦慮”是阻礙的新能源汽車產業發展的瓶頸之一。就續航里程而言，純電動汽車400公里的續航時代正在加速到來。比如，長安逸動EV460、榮威Marvel X、奇點iS6、廣汽傳祺GE3 530、騰勢500、吉利汽車帝豪EV 450、比亞迪秦 EV 450、江淮iEVA50、北汽新能源EU5R500-R550等車型標稱的最大續航里程均在400公里以上。

根據國家規劃，到 2020 年，我國新型鋰離子動力電池單體比能量將超過300瓦時/公斤;系統比能量力爭達到260瓦時/公斤，到 2025 年，新體系動力電池技術取得突破性進展，單體比能量達500瓦時/公斤。

新型電池材料若能實現全球推廣，將進一步推動我國動力電池產業發展目標的實現，加速新能源汽車產業發展。