能解决下一代电池技术问题的新发现——硅

锂离子电池中的硅显示出巨大的前景。

根据一项新的研究，硅-地壳中第二大元素-在锂离子电池中显示出巨大的前景。通过用硅替代石墨阳极，可以使阳极容量新增四倍。

在一个气候零负荷的社会，可再生能源和无排放能源，如风能和太阳能发电，将日益普及。然而，这些来源的能源供应是间歇性的，要技术解决方法，以便在不晴朗或无风的时候保证能源的可用性。此外，在运输中形成的无排放能量的转换要用于储能的特定解决方法，并且锂离子电池被认为具有最佳潜力。

东芬兰大学的研究人员引入了用硅替代锂离子电池阳极中使用的石墨的新技术。该研究分析了电化学生产的纳米多孔硅用于锂离子电池的适用性。通常理解，为了使硅在电池中工作，要纳米颗粒，并且这对材料的生产、价格和安全性带来了自己的挑战。然而，研究的重要发现之一是尺寸在10微米到20微米之间且具有恰当的孔隙率的颗粒实际上是最适合用于电池的。这个发现是重要的，因为微米尺寸的颗粒比纳米颗粒更容易和更安全。从电池材料可回收性的角度来看，这也是重要的。研究结果发表在ScientificReports上。

东芬兰大学的TimoIkonen研究员说：“在我们的研究中，我们能够结合纳米技术和微型技术：纳米级功能与微观层次的可加工性以及所有这些功能，而不影响性能。“特斯拉电池中已经使用了少量的硅来新增能源密度，但是进一步新增数量是非常有挑战性的。”他继续说道。

接下来，研究人员将硅与少量碳纳米管结合起来，以进一步增强材料的导电性和机械耐用性。

“我们现在对锂离子电池中大量使用硅的材料性能有很好的了解，但是我们使用的硅太贵了，因此我们现在正在研究从农业废料，例如大麦壳灰中制造类似材料的可能性，Vesa-PekkaLehto教授解释说。