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南加州大学维特比教授周崇和研究团队开发价格便宜，性能更好的硅阳极，硫系正极的锂电池 研究人员在工程的南加州大学维特比学院已经提高了用于阳极和阴极（负极和正极，分别）开发性能更好，更便宜的材料的性能和锂电池的容量。 锂离子电池是可充电电池的便携式电子设备和电动或混合动力汽车中常见的一种普及型。 传统上，锂离子电池中含有石墨阳极，但硅近来成为一种很有前途的阳极代替，因为它是地球上第二个最丰富的元素，具有每克容量（mAh / g）的3600毫安时的理论容量，近10石墨倍的容量。 锂离子电池的容量是由许多锂离子如何被存储在所述阴极和阳极确定。 在阳极使用硅增加了电池的容量显着，因为一个硅原子上可以结合起来，以3.75的锂离子，而用石墨阳极，需要为每一个锂原子6个碳原子。 南加州大学维特比小组开发了一种经济有效的（因此商业上可行），硅阳极与上述1100毫安时/克的稳定能力，延长600个周期，使得他们的阳极近三倍更强大和更持久比一个典型的商业阳极。 直到最近，成功实现锂离子电池的硅阳极面临的一大障碍。电极的严重粉碎，由于发生与使用硅的体积膨胀和收缩去年的带领下，南加州大学的同一个团队维特电气工程教授周崇武开发一个成功的阳极设计采用多孔硅纳米线，让该材料膨胀和收缩而不会破坏，有效地解决了粉碎的问题。 该解决方案产生了新的问题，但是：生产纳米硅的方法是为商业应用昂贵。 偏向虎山行，研究生明远阁以及建立在他们以前的工作发展，通过球磨和染色蚀刻的简单而廉价的方法制备多孔硅颗粒具有成本效益的方法，周氏团队的其他成员。 “我们生产的纳米多孔硅阳极的方法是低成本，可扩展的大规模生产在工业制造，这使得硅有前途的正极材料为新一代的锂离子电池，”周说。 “我们相信这是最有前途的方法来应用硅阳极的锂离子电池，以提高容量和性能。” 此外，研究生界鹏荣和其他团队成员开发的涂层，硫磺粉与氧化石墨烯提高锂硫电池性能的方法。 硫一直是一种很有前途的阴极候选由于它的高理论容量，这比传统的金属氧化物或磷酸盐阴极大于10倍以上多年。 硫元素也相当丰富，价格便宜，并具有低毒性。 然而，硫磺的实际应用已经大大的挑战，包括导电性差和可循环性差的阻碍，这意味着电池断电以后每次充电和再充电的一个较低的数字后死亡。 他们的研究表明，石墨烯氧化物涂层过硫可以解决这两个问题。 氧化石墨具有独特的性能，如高的比表面积，化学稳定性，机械强度和柔韧性，因此被普遍用于涂覆芯材料的产品，如传感器或太阳能电池来提高它们的性能。 该球队的石墨烯氧化物涂层提高了硫阴极的容量为800毫安时/克为1000个循环的充电/放电，这是对商业阴极的5倍的容量。 周和他的团队最近发表了他们的硅阳极结果纳米快报[1]。 该文件是协同合作的项目周，南加州大学维特比研究生明远阁，界鹏荣，和鑫方，以及马修·梅克伦堡从中心的电子显微镜和微量分析在南加州大学，和研究人员来自中国的浙江大学和劳伦斯伯克利国家实验室。 另外，周蓉，Ge和方亦刊载于他们的方法会导致纳米快报方便地制作石墨烯涂层的硫阴极的锂离子电池[2]。 现在，他们分开的负极和正极的测试都取得了优异的成绩，球队现在正在一起测试他们在一个完整的电池。他们将下一个集成在硅阳极与阴极硫，以及其它传统的阴极材料中，为了最大限度地提高锂离子电池的容量和整体性能。 “据我们所知道的，我们的技术，同时与硅阳极和阴极的硫是最符合成本效益的解决方案之一，因此显露才华的商业化，使新一代的锂离子电池供电的便携式电子产品和电动汽车，“南加州大学维特比研究生蓉说。 |
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GMT+8, 2021-12-6 20:51
