美科学家发现碳纤维增强的较厚电极可制成高密度电池

放大  缩小 日期:2020-07-27     来源:汽车材料网    评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
核心提示:【电池材料】特拉华大学(University of Delaware)的研究表明,通过可扩展的制造工艺,可以使用碳纤维膜来提高电导率和面积容量。Source | University of Delaware CCM该研究项目发表于2020年6月的《纳米快报》期刊
电池材料】特拉华大学(University of Delaware)的研究表明,通过可扩展的制造工艺,可以使用碳纤维膜来提高电导率和面积容量。
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Source | University of Delaware CCM

该研究项目发表于2020年6月的《纳米快报》期刊上。特拉华大学复合材料中心(CCM)的研究人员开发了一种超厚电池电极,该电极通过垂直排列碳纤维来增强其性能。这种新的电极设计被称为"纤维排列的厚膜"(fiber-aligned thick)或"FAT",据说能增强电池性能并且易于扩展(scalable)制造。

特拉华大学助理教授Kun·Fu博士解释道,"在电池中,电极由活性材料(电极材料)和非活性成分(例如金属集流体、聚合物粘合剂和导电基质)组成。"为了提高电池的比容量,需要增加活性物质的量而减少惰性物质的量。

特拉华大学复合材料中心设计的FAT电极结合了沿电极方向排列的单向(UD)短碳纤维,并在纤维之间嵌入活性电极材料(LiFePO4)。碳纤维之间的孔通过电极形成低曲折度的通道,从而可以在液体电解质中快速进行离子传输。Kun Fu博士表明"FAT电极使用垂直排列的碳纤维来构建具有厚度的纤维电极结构,该结构具有高负载量,低曲折度,高电导率和导热率以及良好的压缩特性,"

他补充说:"在这种情况下,较厚的电极可以显著提高活性物质/非活性物质的比例,以实现更高的比容量。"FAT电极的曲折度低,可快速注入电解液和传输的电子/离子,与传统的浆料浇铸厚电极设计相比,具有更高的容量保持能力和更低的电荷转移电阻。

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研究人员说,除了增强的性能和更高的容量外,该制造方法还易于扩展、成本低廉。为了制造电极,将预先装载有活性电极材料的碳纤维膜卷成圆柱形,然后垂直于纤维的轴向切割。研究人员使用这种方法制造了直径18毫米,高度55毫米的电极,可用于18650圆柱形锂电池。

Fu说,研究人员计划将对齐的碳纤维框架应用于阳极设计,固态电池以及Li-S和Li-O2电池,可能的用途包括电动汽车电池、电子产品电池或电网储能的电池。

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