新型混合材料提高了锂离子电池中硅的性能

东芬兰大学的研究人员开发了一种介孔硅微粒和碳纳米管的新型混合材料，可以提高锂离子电池中硅的性能。电池技术的进步对于可持续发展和实现气候中和至关重要。

世界各地的国家和公司都在急切地寻找新的可持续技术，以在社会各个部门实现气候中和，从运输和消耗品生产到能源生产。绿色能源一旦产生，就需要储存起来，然后才能用于便携式应用。在这一步中，电池技术在使绿色能源的消费成为可行的替代方案方面发挥着至关重要的作用。

未来，硅将逐渐取代碳成为锂离子电池(LIBs)的负极材料。这一发展是由于硅的容量是石墨容量的十倍，石墨现在用作 LIB 的负极材料。在阳极中使用硅甚至可以使总电池的容量增加一倍。然而，由于其不稳定的材料特性，硅在电池技术中面临着严峻的挑战。此外，迄今为止还没有可用的技术来仅从硅生产可行的阳极。

为了最大限度地减少高充电率对硅阳极容量的降低影响，东芬兰大学的研究人员开发了一种介孔硅 (PSi) 微粒和碳纳米管 (CNT) 的混合材料。据研究人员称，这种混合材料需要通过具有正确极性的 PSi 和 CNT 的化学共轭来实现，以免阻碍锂离子扩散到硅中。通过正确的共轭类型，材料的导电性和机械耐久性也得到了改善。此外，混合材料中使用的 PSi 微粒由大麦壳灰制成，以最大限度地减少阳极材料的碳足迹并支持其可持续性。硅是通过一种简单的镁热还原过程生产的，该过程应用于植硅体，这些植硅体是在壳灰中大量发现的无定形多孔二氧化硅结构。研究结果发表在科学报告和材料化学和物理。

接下来，研究人员的目标是生产具有固体电解质的全硅阳极，以解决与 LIB 安全性和不稳定固体电解质界面 (SEI) 相关的挑战。

“LIB研究的进展非常令人兴奋，我们希望通过我们在硅介孔结构方面的专业知识为该领域做出贡献。希望在电池基础研究方面投入更多资金，为高性能电池并支持欧洲在该领域的竞争力。电池 2030+ 路线图对于支持这一进展至关重要，”东芬兰大学的 Vesa-Pekka Lehto 教授说。

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