大阪大學發表成功實現鋰離子電池(LiB)的矽負極高容量化,以及兼具高電流密度化與長期充放電循環。研究團隊利用石墨片包覆矽切削粉製成的複合體具有4 mAh/cm2的放電容量與5 mAh/cm2的電流密度,並可進行75次以上的充放電循環。
矽電極的理論容量約為石墨電極的10倍,但有充放電時的體積變化大而導致電極結構破壞的問題,相關研究也與日俱進地推展中。大阪大學則發現將矽切削粉內包於石墨片中的複合體可藉由石墨片的架橋構造,抑制矽材體積因劇烈縮放而造成結構破壞的狀況或是降低電阻。此外,充電後,放電容量被限制於理論容量的40%,抑制了矽材的體積收縮,進而實現了長期循環的放電容量穩定化。
矽切削粉是太陽能矽晶片製造時產生的廢材,全球一年約有10萬噸,若能有效利用,將可望促進電極的低成本化,廢棄物減量亦可望有助於降低環境負荷。