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硅材料因储量丰富,且能比锂电池中使用的石墨吸收更多的锂离子,被认为具有制造大容量电池的前景。但硅颗粒在吸收和释放锂离子时会膨胀和收缩,在多次充放电循环后容易破裂。
加拿大阿尔伯塔大学化学家布里亚克(Jillian Buriak)团队发现将硅塑造成纳米级的颗粒有助于防止它破裂。研究测试了四种不同尺寸的硅纳米颗粒,确定多大的尺寸才能最大限度地发挥硅的优点,同时最大限度地减少其缺点。
他们发现,最小的颗粒(直径仅为30亿分之一米)在多次充放电循环后表现出最佳的长期稳定性。这克服了在锂离子电池中使用硅的限制。这一发现可能使新一代电池的容量是目前锂离子电池的10倍,朝着制造新一代硅基锂离子电池迈出了关键的一步。
这项研究有广阔的应用前景,特别是在电动汽车领域,可以使其行驶里程更远,充电速度更快,电池重量更轻。