①硅高性能電池可能會(huì)徹底改變儲(chǔ)能潛力；

②但硅陽(yáng)極中鋰離子的持續(xù)損失是下一代鋰離子電池發(fā)展的一個(gè)重大障礙；

③美國(guó)科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種易于擴(kuò)展的方法，有助于減少鋰的損失。

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據(jù)報(bào)道，高性能硅電池可能會(huì)徹底改變儲(chǔ)能潛力，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)和發(fā)揮電動(dòng)汽車(chē)的全部潛力至關(guān)重要。然而，硅陽(yáng)極中鋰離子的持續(xù)損失是下一代鋰離子電池發(fā)展的一個(gè)重大障礙。

眾所周知，在鋰離子電池首次充電過(guò)程中，有機(jī)電解液會(huì)在石墨等負(fù)極表面還原分解，形成固體電解質(zhì)相界面（SEI）膜， 永久地消耗大量來(lái)自正極的鋰，造成首次循環(huán)的庫(kù)侖效率（ICE）偏低，降低了鋰離子電池的容量和能量密度。為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們研究了“預(yù)鋰化” 技術(shù)。

“預(yù)鋰化”（也被稱(chēng)為“預(yù)嵌鋰”、“補(bǔ)鋰”）描述的是在鋰離子電池工作之前向電池內(nèi)部增加鋰來(lái)補(bǔ)充鋰離子。通過(guò)預(yù)鋰化對(duì)電極材料進(jìn)行補(bǔ)鋰，抵消形成SEI膜造成的不可逆鋰損耗，以提高電池的總?cè)萘亢湍芰棵芏取?/p>

近期，美國(guó)萊斯大學(xué)George R. Brown工程學(xué)院的科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種易于擴(kuò)展的方法來(lái)優(yōu)化預(yù)鋰化，這一過(guò)程有助于減少鋰的損失，并通過(guò)在硅陽(yáng)極上涂上穩(wěn)定的鋰金屬顆粒（SLMPs）來(lái)提高電池的壽命周期。

萊斯大學(xué)化學(xué)和生物分子實(shí)驗(yàn)室的工程師Sibani Lisa Biswal發(fā)現(xiàn)，在陽(yáng)極上噴涂顆粒和表面活性劑的混合物，可以使電池壽命延長(zhǎng)22%至44%。

“預(yù)鋰化是一種策略，旨在補(bǔ)償硅中通常發(fā)生的鋰損失。你可以把它想象成表面的底漆，就像你在刷墻的時(shí)候，你需要先涂一層底漆，以確保你的油漆粘住。預(yù)鋰化使我們能夠‘預(yù)充’陽(yáng)極，從而使電池具有更穩(wěn)定、更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。”Biswal說(shuō)。

雖然這些顆粒和預(yù)鋰化并不新鮮，但Biswal實(shí)驗(yàn)室能夠以一種能夠輕松集成到現(xiàn)有電池生產(chǎn)工藝中的方式優(yōu)化工藝。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《ACS應(yīng)用能源材料》雜志上。

研究人員還稱(chēng)，“我們開(kāi)發(fā)的新工藝的一個(gè)方面是使用表面活性劑來(lái)幫助分散顆粒。它可以讓你有一個(gè)均勻的分散。因此，它們不會(huì)聚集到電池內(nèi)部的不同的位置，而是可以均勻分布，”

他們解釋說(shuō)，將顆粒與不含表面活性劑的溶劑混合將無(wú)法形成均勻的涂層。與其他方法相比，噴涂在陽(yáng)極上更能實(shí)現(xiàn)均勻分布。

“噴涂方法與大規(guī)模生產(chǎn)兼容，”他們補(bǔ)充說(shuō)。