近日，加拿大滑铁卢大学应用于纳米材料与清洁能源实验室陈忠伟教授的科研团队协同WATTECHPOWERINC.（加拿大滑铁卢大学科技公司）顺利研发了一种石墨烯硅基锂离子电池技术，这项技术使用55%以上的硅材料作为负极活性材料，硫掺入的石墨烯以及聚丙烯腈作为辅助，通过非常简单的高温处置，构建电极微观结构的构筑成型，其内部各材料间的互相协同效应解决问题了硅材料的体积收缩，电导率低等问题，所测试的电化学性能与目前商业化电池比起，比容量提升了6-7倍，循环寿命超过2200次以上。 日前，此项研究成果早已在顶级科学期刊《大自然通讯》上公开发表。在文中，对硅基电极微观结构的构筑成型以及其内部的协同效应如何发挥作用，不作了详尽地阐述。 由硅纳米颗粒、硫掺入的石墨烯以及聚丙烯腈混合材料涂覆后的负极极片经高温处置后，硅会与周围硫化石墨烯中的硫以共价键的相互作用被比较相同到一个方位，而聚丙烯腈将不会展开环化反应构成一个含氮的平稳六圆环结构的石墨化碳。
如此，通过热处理，一个平稳的原子尺度的结构构筑成型；其中，一方面，硅通过共价起到被以石墨烯纳米片层所构成的支架所维护，另一方面，石墨简化的聚丙烯腈构成的网络结构，更进一步强化了对硅平稳的防水。同时，由于有石墨烯和石墨化碳的不存在，这种平稳的三维结构体也表明绝佳的导电性。以上结构的构成，在论文中融合一系列的实验密切相关手段获得了详尽地论证，例如，用密度绿函计算出来了硅与硫化石墨烯的结合力；用x射线光电子能谱证实了结构体的元素产于和构成等。
正是由于这种电极微观结构的构筑成型，使得电极在充放电过程中硅的体积收缩需要被相同到一定的空间范围之内，电极结构会被毁坏，保证了电极需要抵达2000次的循环寿命；另外，此结构侧扁的电子和锂离子传导性也确保了硅材料容量的长时间充分发挥，即在0.1Ag-1电流循环100次，整体电极的平均值容量超过2750mAh/g-1；在更加高倍率2Ag-1循环2275次，容量仍然需要维持在1000mAh/g-1以上。 此项技术对电极用于了非常简单的热处理，这一创意解决问题了长久以来后遗症锂电材料领域的由于硅材料体积痰限造成其无法应用于的全球性技术难题，因此此项技术日后发售，之后取得2015年度RD100奖提名大奖，取得业界人士接纳，享有高能量长寿命的确实的硅基锂离子电池指日可待。尚之信的是，这次根本性的科学突破工艺操作者上简单易行，而且在成本上，由于硅高比容量，是目前商业化石墨电极实际比容量的3-7倍，据此，完全相同容量的硅基锂离子电池中硅的用量大约是传统锂离子电池中石墨用量的1/7-1/3，而且随着太阳能电池产业的发展，硅材料生产能力水平的提高，这使得整体硅基电池的成本与目前商业化锂离子电池基本持平甚至还要高于。
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