University of Warwick的研究人員通過加強石墨烯束的陽極結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了一種用硅取代陽極中石墨的有效方法，從而提高了鋰離子電池的容量，使其壽命延長了一倍以上。
通過添加石墨烯束，科學(xué)家成功解決了硅中固有的性能問題，硅是地殼中含量排名第二的元素，其重量是石墨的10倍，因此提高了電池的容量，并使其壽命延長了一倍以上。
在鋰電池中，具有極高比容量的硅會受到容量衰減的困擾。由于其在鋰化時體積膨脹，硅粒子可以以化學(xué)方式聚集在一起，產(chǎn)生絕緣界面層，由于硅在反復(fù)充電時本質(zhì)上不具有足夠的彈性以應(yīng)付鋰化應(yīng)變，這可導(dǎo)致陽極復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)的破裂，粉化和快速物理降解。
然而，英國華威大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新型陽極混合物，這種混合物可以在工業(yè)規(guī)模上制造。研究人員分離幾個連接的石墨烯層后，可以得到幾層石墨烯(FLG)材料。
根據(jù)“自然科學(xué)報告”上的題為“硅 - 少量石墨烯(FLG)復(fù)合電極系統(tǒng)的相關(guān)阻抗研究”的研究報告，F(xiàn)LG材料可以顯著改善用于陽極的較大尺寸硅顆粒的性能。
因此，研究人員創(chuàng)建了60%微硅顆粒、16%FLG、14%鈉/聚丙烯酸和10%碳添加劑的混合陽極，然后進行了100次充放電循環(huán)檢查其性能以及材料結(jié)構(gòu)的變化 。
FLG的薄片增加了材料的彈性和拉伸性能，大大減少了鋰在硅化過程中物理膨脹所造成的損害，華威大學(xué)工程學(xué)院的高級研究員Melanie Loveridge博士是該研究的帶頭人，他說：“更重要的是，這些FLG片也可以非常有效地保持硅顆粒之間的分離程度。”
研究小組已經(jīng)開始與劍橋大學(xué)，CIC，Lithops和IIT(意大利理工學(xué)院)，進一步研究這項由Varta Micro-innovations領(lǐng)導(dǎo)的為期兩年的項目，生產(chǎn)硅/石墨烯復(fù)合材料，并用于高能和高功率的鋰電池。
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