“洛斯阿拉莫斯实验室：开发硅负极涂层 有望提升电池容量”

盖乌斯汽车报道，在硅线锂离子电池中，电解液剥离硅，切断电子路径，大幅降低充电能力。 据外国媒体报道，为了开辟新的研究途径，研究人员将详细研究这个过程，完全利用硅的巨大潜力，制造高容量、长寿命的电池，彻底改变手机、汽车等设备。

(照片来源:洛斯阿拉莫斯国家研究所)

洛斯阿拉莫斯国家实验室( los alamos national laboratory )的科学家jinkyoung yoo说:“基于新的认知，开发出隔离硅和电解液，提高硅纳米线锂离子电池性能的涂层方法 ”。

在新一代锂离子电池的实用化中，硅被认为是最有前途的高容量负极材料。 锂离子电池中，采用基于石墨的负极，可以使电动汽车的续航距离达到400英里以上。 硅负极电池的储存容量是石墨负极电池的10倍以上，但反复充电会发生容量衰减，因此阻碍了其开发。 经过100次充放电循环，采用硅的电池只能保存原来存储容量的60%。 关于日常技术，这还不够。 目前，其确切原因尚不清楚。

在早期的应用中，如果硅球状粒子暴露在电解液中充电，会膨胀300%，破坏负极。 对于所有类型的电池，在将负极暴露于电解质的过程中，会发生形成固体电解质界面膜( sei )的反应。 sei对电池中的电化学反应很重要，控制着电池的稳定性。 sei从负极分离后，会像剥离硅一样断开电接触，电池容量会下降。 研究人员表示，“人们认为使用纳米线可以解决硅在电解液中膨胀的问题。 因为线的长度会延长。 但是，事实表明，我们并不了解。 ”

为了进一步研究，研究人员在不锈钢圆盘上种植了硅纳米线“森林”，作为电池实验的负极。 该实验室的cint设施具有独特的能力，可以直接在负极上生长这条硅线。 然后，结合低温扫描透射电镜和先进的分解算法，用3d方法揭示硅纳米线的相关结构和化学演化，以及在其上形成的sei。

新的研究表明，电解液渗透到硅纳米线中的任何地方，形成sei口袋，破坏电子通道。 经过这个过程，最终在负极上形成孤立的硅岛，对电池容量无益。 作为下一步，研究人员计划在硅粒子或纳米线上进行涂层，以在电解液的存在下维持硅的完整性。