光州科学技术院开发负极改性方法 可延长锂离子电池寿命

锂离子电池经过多次充放电后，电池容量会有所降低，缩短电池寿命。据外媒报道，光州科学技术院（GIST）开发了一种创新方法，可以调整传统负极，提高电池的循环性能。研究人员Hyeong-Jin Kim表示：“作为该领域的研究团队之一，我们希望在电池产业快速发展的情况下，开发出能够提高能量密度的电极工艺。”

（图片来源：光州科学技术院）

这种方法将纳米颗粒包裹在弹性网状结构中，以增强负极并使其更有弹性，从而可以应对体积变化。

为了进行演示，研究人员使用一种含有硅纳米颗粒的传统负极，这些硅纳米颗粒用聚合（聚偏二氟乙烯）粘合剂粘合在一起。为了适应网状结构，通过退火工艺加热负极来去除粘合剂；然后，用还原氧化石墨（rGO）溶液填充纳米颗粒之间的空隙，还原氧化石墨烯溶液干燥后形成一个网，将硅纳米颗粒固定在一起，可防止其开裂。此外，网状结构为电子提供了导电途径，使纳米颗粒可以与锂结合。

研究人员利用“旋涂”（spin coating）技术，在负极表面涂覆rGO。该rGO涂层可以用作沉积保护层的种子层，而该保护层由添加了镁和镓金属氧化物的氧化锌组成（MGZO）。该MGZO层为负极提供了结构稳定性。

测试显示，即使经过多次充放电循环，这种改性负极仍能保留大部分电荷。Kim教授表示：“经过500次循环后，该结构可以保留1566 mA h g-1的高存储容量，并表现出91%的库仑效率，这与电池寿命有关。这项研究可能为电动汽车的发展铺平道路，使用户单次充电就能行驶很长距离。”

研究人员表示，除了硅负极，这种方法也可用于其他负极材料，如Sn、Sb、Al和Mg。而且，无需考虑负极的原始制造方式，即可延长电池寿命，具有广泛的适用性。