纳米线能带技术可提高锂电池性能

摘要：

使用智能手机的用户们很清楚要取代无处不在的锂电池电极中石墨的原因,那就是:电池在常规使用中,短短几个小时,电量就会耗尽.有一种方法是用硅取代石墨.不幸的是,当锂离子在硅电极中嵌入、脱出时发生的膨胀和收缩使得硅电极很快就破裂了.后来的解决方案是制作“纳米结构的硅”电极,有时借助石墨烯或优良的老式碳纳米管.现在,加州大学圣迭戈分校(UCSD)的研究人员为解决这一问题,提出了一种新的视角.他们借鉴了能带技术方面的知识,即用异质结构在电子和空穴之间设置能量壁垒.研究人员对这种概念进行了活用,即当离子进入电极时,在离子间设置障碍,这样离子就能以特定的方式扩散.本研究描述了一种能阻止锂离子对纳米线电极表面进行典型扩散的方法,使离子沿着纳米线进行层层地扩散.此方法影响纳米线的方式是不同的.不是在其中间破裂,而是当锂离子扩散到纳米线时,沿其轴逐渐生长.还用透射电子显微镜展示了纳米成像的一些新突破.它显示了纳米精度下的实时锂离子反应.UCSD的教授Shadi Dayeh在关于其研究工作的新闻稿中解释说,控制离子扩散会是一种控制锂离子电池电极体积膨胀的有效方法,其可以最大限度地减少电极破裂,提高电极耐用性,并可能影响人们对于不同电极架构的思考.”新技术始于锗纳米线,然后涂上硅.该研究建立在Dayeh和其同事之前研究工作的基础上,之前的论文发表在《应用物理快报》上,又发表在《纳米快报》上,主要阐述了对于异构锗硅纳米线的控制.据Dayeh所说,采用新电极的电池即使电极发生膨胀也不会引起正极和负极之间的短路.

机标关键词：纳米线、技术、锂离子电池电极、离子扩散、方法、透射电子显微镜、石墨、体积膨胀、控制、硅电极、锂电池电极、应用物理、异质结构、碳纳米管、设置障碍、人员、纳米精度、纳米结构、论文发表、离子反应

所属期刊栏目：37

分类号：TM9;TN1

在线出版日期：2014-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共2页

页码：2091-2092