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崔屹:锂电池纳米技术到底实现了什么?

2016-06-15 16:36来源:纳米人微信关键词:锂离子电池电池材料纳米技术收藏点赞

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对于颗粒而言,由于传输距离更短,锂离子嵌入/脱嵌过程以及电子传输在纳米颗粒中比在微米颗粒中更快。提高颗粒导电性的通用方法有:包裹导电层或者嵌入导电基质中。

对于电极而言,电子和离子的快速传输对于电池的高质量负载量至关重要。主要采用以下三种策略:1)在金属集流器上构建导电纳米活性材料,譬如自支撑的纳米线阵列,相互连接的中空碳纳米球等;2)在纳米结构金属集流器表面沉积活性材料。3)在3D导电网状结构中沉积活性材料。

图6. 相互连接的中空碳纳米球用于提高电子和离子传输速度

4. 长距离的电极原子/分子运动

传统的嵌入式电池中,由于不发生键的断裂和结合,电极结构和尺寸变化不大。而高容量电极材料由于不断的发生键的断裂和结合,充放电循环中,电极材料体积和结构发生很大变化以至于坍塌。因此,这些高容量电极材料一直被认为难以真正使用。

在可重复充电锂电池中,这些高容量电极材料的结构变化和相变使得活性原子/分子长距离扩散严重影响了电池性能。一般来说,电极中活性原子/分子的运动分为三种:1)相变以及相关的原子/分析扩散,譬如Li-S电池中S正极的固液相变。2)二次Li金属电池析锂过程中锂枝晶的生长;3)高容量电极中由于大量摄入Li引起的巨大体积膨胀。

纳米技术解决方案主要还是以物理和化学方式的纳米限域为主。

图7. 碳纤维限域S解决原子/分子扩散问题

原标题:崔屹:锂电池纳米技术到底实现了什么?
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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