結(jié)合人工智能和拓?fù)鋵W(xué)分析的新方法
結(jié)合人工智能和拓?fù)鋵W(xué)分析的結(jié)合新方法|中科院物理所在鈉離子電池實(shí)用化研究獲進(jìn)展
【ZiDongHua 之“汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈”標(biāo)注關(guān)鍵詞：中科院物理所，鈉離子電池，人工電池續(xù)航 】
對(duì)于電池續(xù)航短、和拓冬季掉電快、撲學(xué)充電速度慢等問(wèn)題，分析方法或許有了新的結(jié)合破解方法。近日，人工中國(guó)科學(xué)院物理研究所團(tuán)隊(duì)攻克錫基負(fù)極核心技術(shù)難題，和拓讓低成本、撲學(xué)高能量密度的分析方法鈉離子電池向?qū)嵱没徊?，有望緩解電池續(xù)航焦慮。結(jié)合
鈉離子電池資源豐富、人工原料易得、和拓成本低廉，撲學(xué)性?xún)r(jià)比顯著。分析方法但它卻有個(gè)短板，同等體積存電能力偏弱，難以滿(mǎn)足電池續(xù)航需求。錫基負(fù)極材料本是彌補(bǔ)這一短板的“好幫手”，其容量和密度高于傳統(tǒng)碳材料，能在有限空間里存更多電，兼具安全性好、易加工等特點(diǎn)，甚至可以直接適配現(xiàn)有電池生產(chǎn)線。但錫基負(fù)極有個(gè)“頑疾”，充放電時(shí)體積變化大，反復(fù)膨脹收縮會(huì)讓材料粉化失效，使得電池容量跟著快速“縮水”。以往的改進(jìn)辦法，要么犧牲儲(chǔ)電能力，要么增加成本，始終難以?xún)扇?/p>
針對(duì)技術(shù)難題，科研團(tuán)隊(duì)利用單壁碳納米管與錫顆粒之間的強(qiáng)吸附作用，為錫顆粒量身打造出一個(gè)堅(jiān)固的“支架網(wǎng)絡(luò)”。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)能在電極制作時(shí)防止錫顆粒“抱團(tuán)”，使材料分布更均勻，還能讓電池在反復(fù)充放電時(shí)牢牢“兜”住錫顆粒。
團(tuán)隊(duì)結(jié)合人工智能和拓?fù)鋵W(xué)分析的新方法，摸清了背后的科學(xué)原理。這個(gè)“支架網(wǎng)絡(luò)”不會(huì)因體積變化“散架”，既能保證錫顆粒充分反應(yīng)，又能讓顆粒間始終保持緊密的電接觸，兼顧高效儲(chǔ)電和耐用性。新方法制備的錫負(fù)極，可逆容量達(dá)789.4毫安時(shí)/克;在2安培/克大電流下，循環(huán)6000次后容量仍能保留87.6%。
此后科研團(tuán)隊(duì)完成了公斤級(jí)的放大實(shí)驗(yàn)，組裝的鈉離子電池體積能量密度超453瓦時(shí)/升，支持4C高倍率、15分鐘快速充放電，在-20℃的低溫環(huán)境下，性能表現(xiàn)良好。
這項(xiàng)研究為錫基負(fù)極材料找到了一條實(shí)用化路徑，推動(dòng)高能量密度、低成本鈉離子電池邁出關(guān)鍵應(yīng)用步伐，有望改善電池續(xù)航、充電、低溫掉電等問(wèn)題，未來(lái)可應(yīng)用于大規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-能源》(Nature Energy)上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目、京津冀基礎(chǔ)研究合作專(zhuān)項(xiàng)、第十屆中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程項(xiàng)目的支持。
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圖片由AI生成(來(lái)源：物理所)
錫基安時(shí)級(jí)軟包電池的制備工藝及電化學(xué)性能
