锂离子电池︰ 能力可能增加了六倍

锂离子电池的容量可能会提高六倍通过使用由硅而不用石墨制成的阳极。小组从亥姆霍兹中心柏林 (HZB) 研究所软物质和功能材料的观察到第一次详细如何锂离子迁移到硅薄膜。结果表明层极薄的硅将足以达到最大负载的锂。

团队是能够透过 Institut 劳厄在法国格勒诺布尔，锂离子不做深深地渗透到硅在中子测量显示出来。在充电周期，期间 20 毫微米阳极层开发含锂极高比例。这意味着极薄层的硅将足以达到最大负载的锂。

锂离子电池提供笔记本电脑、 智能手机和平板电脑与可靠的能源。然而，电动车不已经尽可能与传统的锂离子电池。这是由于目前利用的电极材料如石墨只能够稳定吸附为数有限的限制行为能力的这些电池的锂离子。半导体材料，如硅作为替代锂电池的电极，因此受到的重视。体硅是锂的能够吸收大量。但是，锂离子的迁移会销毁硅的晶体结构。这可以膨胀体积的三倍，从而导致重大的机械应力。

在充电周期过程中的观察

现在 HZB 研究所软物质和功能材料由马蒂亚斯 · 巴劳夫教授领导的一个小组已经直接观察到第一次锂硅电位在其充放电循环过程中。”当时我们能够精确地跟踪在哪里锂离子吸附在硅电极使用中子反射方法和如何快速他们被移动”，评论碧翠丝 Kamelia 赛德尔霍弗博士，进行了实验用的中子源位于研究所劳厄。

富含锂的层的只有 20 纳米

她在她的调查过程中发现了两个不同的区域。对电解质边界，附近约 20 毫微米层形成具有极高的锂含量︰ 25 锂原子宗 10 硅原子间。第二相邻层包含十个硅原子只有一个锂原子。这两个图层一起都小于 100 毫微米厚后第二个充电周期。

理论上的最大容量

出院后，约一锂离子在电极中的硅节点每仍然暴露电解质硅边界层中。赛德尔霍弗计算从这理论的最大容量的这些类型的硅锂电池位于约 2300 mAh/g。这是 6 倍以上的理论最大可达到能力构造与石墨 (372 mAh/g) 锂离子电池。

少即是多

这些都是可以提高硅电极设计的实质性结果︰ 非常薄的硅薄膜应足以吸附锂，反过来会保存对材料、 特别是在制造过程中消耗的能源的最大可能量 — — 少就是多 ！