新開發出填充CSCNT之純矽負極材料

 

刊登日期:2023/3/1
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日本ORLIB與GSI Creos開發了一項將杯疊型奈米碳管(CSCNT)填充於純矽(Si)負極之鋰離子電池(LiB)。在此次的研究中,ORLIB以其獨家加壓電解Li預摻雜技術將GSI Creos自主研發的CSCNT添加至Si負極中。CSCNT具有獨特的結晶構造,除了具有對外部應力的變形自由度與無需分散劑的優異分散性之外,且與既有奈米碳管(CNT)相比具有中空孔徑較大的特點。此外,GSI Creos以其獨家「CSCNT線長調整」技術將纖維長度與以最佳化,並為ORLIB提供了不含分散劑之「CSCNT超高分散液」。
 
將新開發的純Si負極電池與既有同重量電池進行了放電曲線中電壓急劇下降時的容量比較,可知使用2.8V時,既有電池的容量為1 Ah,而新開發的電池則近2倍達1.8 Ah。此外,電池本身的能量密度方面,相較於既有電池為158 Wh/kg,而新開發的電池則可達280 Wh/kg。另與既有電池相比,搭載新電池的微型無人機飛行時間延長了60%。
此外,亦已確認在100次充放電循環後,放電容量仍可達90%以上,充放電效率則保持在99.7%以上。其性能優於多壁奈米碳管(MWCNTs)或石墨烯,具有與石墨匹敵的水準。
 
ORLIB表示,基礎建設檢查用無人機等對於電池高能量密度優先於長期循環特性的應用,即使僅能100次循環亦可望滿足市場需求。目前ORLIB與GSI Creos亦著手展開高容量密度之最佳矽正極材料的研究,期進一步實現輕量化、高能量密度之鋰離子電池開發。
 

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