韩国光州科学技术研究院(Gwangju Institute of Science and Technology)的研究人员开发了一种增强锂离子电池阳极的方法，使其更能适应体积变化。
在《材料化学a杂志》上发表的一篇论文中，科学家们解释说，阳极体积的变化是由多次充放电循环导致的，这降低了电接触。这种变化的最终结果是电池容量和寿命的降低。
在充电过程中，锂离子从阴极移动并与阳极的纳米颗粒结合。在放电过程中，锂离子移动回阴极。随着时间的推移，阳极中的纳米颗粒在电极-电解质界面上开裂并聚集在一起。这将导致电断开，减少阳极可以存储或传输的电荷量。
韩国研究组开发的方法是将纳米颗粒封装在弹性网状结构中，解决了上述问题。
为了演示他们的方法，研究小组使用了一种传统的阳极，其中含有硅纳米颗粒，用聚合物(聚偏氟乙烯)粘合剂粘合在一起。为了适应网状结构，他们通过退火工艺加热阳极来去除粘合剂。
然后用还原氧化石墨烯(rGO)溶液填充纳米颗粒之间的空隙，还原氧化石墨烯溶液干燥后形成一个网，将硅纳米颗粒固定在一起，防止它们开裂。此外，网状结构为电子提供了一个导电途径，允许纳米颗粒与锂结合。
研究人员使用了一种名为“旋转涂层”的技术，将还原氧化石墨烯涂在阳极表面。还原氧化石墨烯涂层作为种子层沉积由氧化锌、镁和金属镓氧化物(MGZO)组成的保护层。MGZO层为阳极提供了结构稳定性。
经过测试，修改后的阳极能够保留大部分的电荷，即使在几次充放电循环后。
500次循环后，该结构保持了1566 mA h g-1的高存储容量，并显示出91%的库仑效率，这与电池寿命有关。这项研究的合著者金炯进(Hyeong-Jin Kim，音译)在一份媒体声明中表示:“这可能会为电动汽车铺平道路，让我们通过一次充电就能长距离行驶。”
据金教授说，虽然他和他的同事们使用的是硅阳极，但开发的方法也适用于其他阳极材料，如Sn、Sb、Al和Mg。此外，无论阳极是如何制造的，都可以修改，这使其成为提高电池寿命的普遍适用方法。

来源：www.mining.com

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