滑铁卢大学研发高能量长寿命石墨烯硅基锂电池

　　滑铁卢大学研发高能量长寿命石墨烯硅基锂电池

　　近日，加拿大滑铁卢大学应用纳米材料与清洁能源实验室——陈教授课题组成功研制出新型石墨烯硅基锂离子电池，将在第三届“沃达斯”论坛上展示此技术。据介绍，此创新型技术将目前商业化锂离子电池的比能量密度提高了40%-60%，循环寿命延长到2000次以上，这极大的推动了高能量长寿命锂离子电池的发展进程，促进了相关电子以及储能领域产业链的加速成长，相关技术成果已发表在最新的NatureCommunications杂志上。

　　随着社会和科技的进步，绿色能源的开发利用以及电子产业的不断升级更新，人类对电能储存技术的需求也日益增加，锂离子电池正处于这个新科技时代的风口浪尖，近几十年来备受国内外研究者的关注。

　　目前商业化锂离子电池所用的负极活性材料均为石墨，它的实际发挥比容量约为360mAh/g，这极大的限制了整体电池的能量密度。而硅材料，由于其4200mAh/g的理论比容量，是石墨的10倍以上，这吸引了全球众多课题组的投入研究。

　　多年以前，滑铁卢大学的研究人员开始利用硅作为电池负极时，同其他研究组一样，遇到了全球性技术难题，即，硅材料在电池充放电过程中，由于相变所造成的体积收缩膨胀率高达300%，这一变化使得电极活性层形成众多断裂缝隙，电池性能迅速衰退，以致最终使电池失效。

　　为了攻克这一技术难题，陈教授的研究团队联合通用汽车全球研发中心(GeneralMotorsGlobalResearchandDevelopmentCentre)，共同开发了石墨烯硅材料电极的热处理技术，这一技术使硅的体积变化固定在特定的预设区域，解决了电极活性层的断裂问题，保证了硅材料电化学性能的正常发挥，并将其循环寿命提高到2000次以上。而更为可喜的是，此热处理技术简单而且容易操作，有利于进一步工业化的实现。

　　正如陈教授所言，“简单易行的热处理技术，创造出了具有独特结构的硅电极，使得这一高比能量电池的循环次数延长到2000次以上”。此技术的诞生意味着锂离子电池在便携式电子产品，可穿戴型电子设备以及电动汽车等领域的电池小型化、轻型化应用将迎来一次技术性革命。

　　目前此技术已经完成初步小试阶段，据保守预计，这一新型石墨烯硅基锂离子电池将于明年面世进入市场。陈教授将协同WATTECHPOWERINC.(滑铁卢大学科技公司)CEOAllenSun先生在第3届锂电“沃达斯”论坛上展示此项最新技术。