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。
Source | University of Delaware CCM
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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