浅析新材料可使锂电池负极容量提高7倍

这样制成的电极可用于纽扣电池(2032型)，使用锂金属作为反电极，1立方米氟磷酸锂 (LiPF6)溶解在碳酸乙烯酯(EC：ethylene carbonate)和碳酸二乙酯(DEC：diethyl carbonate)中，采用1:1的体积比，作为电解液。研究小组测试了不同尺寸的氢化非晶硅颗粒，进行电化学嵌锂。

他们发现，氢化非晶硅最小颗粒(直径380纳米)的测试表明，首次循环中有相对较高的容量，就是580 mAh g-1，第二次循环中显著下降到165 mAh g-1，然后，第三次循环，进一步降低到40 mAh g-1，电流速度是100 mA g-1。不同尺度颗粒的容量相差10到20 mAh g-1，所以，对于尺度大小没有明显的依赖。平均容量局限于大约50 mAh g-1。研究小组指出，这一存储容量相当低，相比之下，晶体硅的最大存储容量是3579 mAh g-1。

相比之下，铜涂层的氢化非晶硅颗粒呈现出的具体电荷存储容量，是600 mAh g-1，负载为100 mAh g-1，比原始氢化非晶硅提高了近7倍，也高于石墨阳极的理论容量(372 mAh g-1)。铜涂层颗粒不会降低容量，也不退化，可进行连续循环，而且，循环数增加时，它们表现的电荷存储容量也会增加。

铜涂层的氢化非晶硅粒子会显著提高锂的存储容量，比原始氢化非晶硅粒子提高7倍。铜的存在有助于抑制溶剂分解，加强锂化和脱锂过程，这一过程发生在氢化非晶硅粒子中，也会加强铜涂层在这些过程中的作用。这种化学方法就是把铜涂在氢化非晶硅粒子上，具有巨大潜力，可以开发先进的负极材料，用于锂离子电池。

胶状培育的氢化非晶硅粒子，可用作锂离子电池阳极，具有比石墨高得多的能量密度。他们发现，可以显著提高电池的循环性能，增强锂存储容量(7倍)，只需要把铜沉积在氢化非晶硅粒子上，这要使用多元醇还原法。优越的性能源自铜涂层形成的电子导电网络。高分辨率界面光谱电化学研究采用原位拉曼光谱(Raman spectroscopy)，说明铜涂层在氢化非晶硅上的作用，他们进行了深入研究，可以使较低的库仑效率(Coulombic efficiency)得到提高，也可避免锂离子电池硅基阳在极循环中的容量衰退。