添加硅废物可改善锂离子电池的性能

科学家在大阪大学已经创建了用硅（SI）SWARF或石墨板复合材料的锂离子电池（LIB）电极。这有助于降低成本，环境友善和高性能。

LIB已在几种移动电子中广泛使用。有关气候变化和全球变暖的问题最近增加了太阳能输出平滑和电动汽车中对LIB的需求。

SI已被检查为高理论能力为3578 mAh/g的活性材料，与石墨（372 mAh/g）相比，它高约10倍。

目前，大阪大学的一支研究团队采用了薄片纳米福德（Si Nanopowder），被超薄石墨纸（GSS）覆盖，以创建具有巨大当前密度和面积容量的LIB电极。

Si Swarf通常被视为工业废物，每年以100,000吨的速度从二氧化硅通过1000〜1800°C合成的Si Ingots生产100,000吨。

固定的磨料谷物电线锯和水基冷却剂正在为使用Si Swarf用作阳极的活动材料打开了大门，该材料具有降低的价格。

纳米碳材料已添加到SI亚博网站下载电极中，以提高环能和电导率。已经显示了几种处理Si电极在相对较高成本的巨大体积变化的方法。

但是，SI电极没有表现出高电极性能所需的所有特征，尤其是材料和过程的环境友好性，成本降低和经济性。亚博网站下载

在这项研究中，使用SI SWARF和扩展石墨的Si/石墨纸复合材料用作成本降低和热预算的活动材料。Si Nanopowder分散并包裹在膨胀石墨制造的GSS之间。GS桥在裂缝之间形成，并抑制Si的裂纹和剥离。凝集的GSS包装SI/GS复合材料，作为稳定框架的工作，可保护电解质路径和缓冲空间以改变SI体积。

大阪大学的第一作者Jaeyoung Choi

Si或GS复合结构和界限限制倾向于以1200 mAh/g的速度提高至901个循环。

Si/GS电极的当前密度和面积界限能力线性增加到4 mAh/cm²和5 mA/cm²，分别以超过75个循环的质量负载，而厚的电极与C涂层Si合成C₂H₄不那么竞争。

高容量和高电流密度的Si Anode电池有可能用于电动汽车。这种潜力加上越来越多的Si Swarf作为工业废物，将使我们的工作有助于减少温室气体排放和可持续发展目标的实现。

大阪大学学习通讯作者Taketoshi Matsumoto

期刊参考

Choi，J。，等。（2021）用石墨纸包裹的Si Swarf，用于锂离子电池电极，并改善了过电压和可环性。电化学社会杂志。doi.org/10.1149/1945-7111/abdd7e。

来源：https://www.osaka-u.ac.jp/en