电动悟空摘录 硅是一种有前途的负极材料,可用于高能锂离子电池

电动悟空摘录 硅是一种有前途的负极材料，可用于高能锂离子电池。然而，由于一系列的挑战，硅基负极的广泛应用受到了阻碍。据外国媒体报道，华中科技大学的研究团队发表了一篇综述文章，总结了硅基负极面临的挑战，总结了当前硅基负极工程的设计策略，展望了该负极材料的发展前景。

研究人员希望从工业化的角度总结硅基电极的发展，如原材料、制备工艺、生产和环境友好性，为微型硅基负极的实际应用提供一些有价值的指导。

硅作为下一代锂离子电池的负极候选材料，具有很强的潜力，但仍需克服几个挑战。首先，该团队注意到，纳米技术可以使电极保持结构稳定和长期循环，但不能满足工业应用的要求。这是因为振动密度低，副作用严重，体积容量低，生产过程复杂，产量低。

其次，团队指出，微尺度硅基负极设计可以显著提高电极的整体性能。但在生产过程中，由于制造步骤复杂，不仅能耗高，污染重，而且产量低。

此外，该团队还注意到，许多微型硅材料仍然使用纳米颗粒作为原料，但这些颗粒不适合大规模生产。因此，研究人员一直在寻找一种简单而环保的方法来制造锂离子电池的低成本硅基材料。

考虑到硅基负极未来的商业化前景，研究人员指出，使用上述低级硅基材料作为硅源的关键是保持电极结构的完整性，以确保稳定的循环性能。许多研究关注多孔硅颗粒与混合复合材料的结合，很少关注设计的微尺度硅失效机制的分析。

该团队指出，在电池电极中，通过粘合剂材料将活性材料颗粒结合在一起，对于保持结构完整性至关重要。研究人员建议，开发具有自愈性和导电性的多功能聚合物粘合剂将有助于提高电极的机械强度，建立和扩展导电网络。天然衍生聚合物具有良好的结构优势，在这方面应发挥更大的作用。

胡教授说：硅是一种潜在的负极材料，可用于高密度锂离子电池。从简单、可扩展、安全、可持续的技术角度来看，构建高稳定的硅粒电极具有挑战性和重要意义。

展望未来，该团队认为，基于多尺度、多物理场的微尺度硅失效机制仍缺乏分析。研究人员需要开发现场分析技术，以澄清设计策略与电极性能的关系。例如，需要深入了解孔分布对应力扩散的影响，活性颗粒结构的演变，以及表面化学和电场分布对碳改性的依赖。研究人员提出，开发简单、环保、高效、可控、节能的合成技术是满足工业化生产要求的关键。

胡教授说：我们希望通过简单环保的方式设计电极材料、电解质优化和粘合剂创新，实现全电池低成本硅基材料（full cell）中间应用。