據(jù)外媒報道，美國科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一種碳納米管來制造帶有硅陽極的鋰離子電池。該設(shè)備在1500次循環(huán)后的容量保持率優(yōu)于87％。研究人員說，他們的發(fā)現(xiàn)克服了將硅用作陽極的許多障礙，開拓了鋰離子電池中電極材料的使用。

二級離子質(zhì)譜儀使PNNL的科學(xué)家能夠在分子水平上觀察鋰離子電池

外媒解析，美國太平洋西北國家試驗室（PNNL）的科學(xué)家使用碳納米管來克服開發(fā)鋰離子電池硅陽極所固有的一些問題。

試驗得出，倘若用硅陽極替代當(dāng)今廣泛使用于商業(yè)電池中的石墨陽極，則有可能顯著提高電池的能量密度。

然而，硅也存在問題，當(dāng)它與鋰形成合金時，它會大幅度膨脹，有時膨脹高達400％，其膨脹會導(dǎo)致一系列性能的下降。

盡管今年美國萊斯大學(xué)的科學(xué)家證明了使用多孔硅的辦法能夠處理問題，但由此出現(xiàn)的陽極缺乏機械強度，因此非得將其容量限制在遠低于最大電勢（盡管仍遠高于石墨）的水平，以最小化電極上的應(yīng)力。

PNNL小組轉(zhuǎn)而使用碳納米管并將其用于硅陽極。利用鋁熱還原技術(shù)，研究小組制備了碳納米管硅微球，這種小而圓的顆粒能夠吸收硅顆粒的膨脹，將其限制在全鋰化的30％左右。陽極還表現(xiàn)出優(yōu)異的機械強度，能夠承受200兆帕的壓力。

研究人員依據(jù)碳納米管這一概念制造了幾種硅電極設(shè)計，并以論文《具有非凡機械強度的分級多孔硅結(jié)構(gòu)如高性能鋰離子電池陽極》發(fā)表在了《自然通訊》上。

研究小組認為，基于碳納米管－硅的分級多孔納米結(jié)構(gòu)為下一代電池的實際使用帶來了巨大的希望，下一步將研究可擴展的電池加工辦法，比如利用噴霧干燥和機械冷凝。

團隊分解，納米結(jié)構(gòu)的電池材料和電極的合理設(shè)計，將為電池材料的設(shè)計開辟新的范疇。