现代工程与应用科学学院朱嘉教授课题组在低纯硅领域取得进展美高梅4858官网

现代工程与应用科学学院朱嘉教授课题组在低纯硅领域进一步取得进展,实现以低纯硅为原材料制备纳米级多孔硅颗粒,并成功应用在锂离子电池负极,该研究成果(Precise Perforation and Scalable Production of Si Particles from Low-Grade Sources for High-Performance Lithium Ion Battery Anodes)发表在《纳米快报》(DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03567)。

美高梅4858官网,现代工程与应用科学学院朱嘉教授课题组在硅纯化领域进一步取得进展,同时实现对低纯硅源的纯化和多孔化,并成功应用在能源存储领域,该研究成果(Simultaneous Purification and Perforation of Low-Grade Si Sources for Lithium-Ion Battery Anode)发表在《纳米快报》(DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b03932)。

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纳米多孔硅制备示意图

微米级硅颗粒纯化与多孔化的示意图

众所周知,为了应对电子便携设备及电动汽车的发展需求,研究并发展高性能的锂离子电池尤为关键。而在锂离子电池的研究中,开发新的电极材料又成为提高电池性能的重中之重。就负极而言,硅因为其巨大的储量和超高的理论比容量(4200 mAh/g,相当于现在商业化石墨负极的十倍左右)成为了世界各研究组的研究重点,被认为是下一代最理想的负极材料之一。然而硅作为负极其问题也很严重,如在电池循环中,硅会经历4倍左右的体积膨胀变化从而导致电极容易粉碎化,电池失效等,所以限制了其性能的提高。

众所周知,硅是信息科学和能源科学的一种重要材料,在电子器件集成电路,太阳能电池和锂离子电池等领域都有广泛的应用。不同的应用对硅纯度有不同要求,比如电子级和太阳能级硅纯度分别为99.99999999%和99.9999%,锂离子电池对硅纯度要求为99%。目前主要的生产工艺,包括改良西门子工艺和硅烷热分解生产多晶硅工艺,都涉及到高温高压以及对HCI和H2的大量消耗,工艺复杂,成本很高。

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