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圖1.   復(fù)合電極用Si團(tuán)簇和平面缺陷夾雜著

美國西北大學(xué)的研究人員于2011年11月12日宣布，開發(fā)出一種可應(yīng)用于鋰離子電池的新型高功率硅石墨復(fù)合陽極材料，該成果已在《先進(jìn)能源材料雜志（journal Advanced Energy Materials）》上發(fā)表。
釆用現(xiàn)有的技術(shù)，鋰離子電池的能力受限于兩方面：能源的能力受限于電荷密度，并且電荷速率受限于速度，其中鋰離子使其成為從電解液進(jìn)入陽極的方式。

西北大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合了兩種技術(shù)來對(duì)付這兩個(gè)問題。第一，使硅穩(wěn)定，以保持充電容量最大化，他們使石墨薄片之間夾著硅集群（團(tuán)簇）。這就允許鋰離子在電極上有較多的數(shù)量，同時(shí)利用石墨薄片的柔性，以適應(yīng)在使用過程中硅的體積變化。

該團(tuán)隊(duì)還將化學(xué)氧化過程使用于石墨薄片上，即“在平面缺陷”上，創(chuàng)建微小的孔（10-20納米），使鋰離子有“捷徑”進(jìn)入陽極（見圖1）。這使電池充電所需的時(shí)間減少了高達(dá)10倍。

在石墨薄片上引入高密度、平面的、納米尺寸的碳空缺，大大提高了在硅石墨復(fù)合材料上沿著薄片的離子擴(kuò)散。這種柔性的、自我支撐的三維石墨構(gòu)架納入了硅納米粒子，表現(xiàn)出優(yōu)良的速率性能和對(duì)結(jié)構(gòu)變形的耐受性，它體現(xiàn)了可有吸引力的高功率、高容量的陽極材料可應(yīng)用于鋰離子電池。