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加拿大研发大容量硅基锂离子电池

加拿大阿尔伯塔大学（University of Alberta）在硅基锂离子电池的研究上取得关键性进展， 其所制备的电池容量是现有电池的10 倍。阿大化学教授兼加拿大能源纳米材料研究员Jillian Buriak 向记者介绍：“我们试图考察不同尺寸的硅纳米粒子对电池内部的压裂会产生怎样的影响。 ”

硅材料有望制备容量更高的电池， 与现有的锂离子电池中使用的石墨相比， 硅材料能够吸收更多的锂离子。但是再多次充放电循环过程中，硅材料自身会随着锂离子的吸收和释放而膨胀和收缩， 因此很容易发生断裂。

已知研究表明，将硅制成纳米级颗粒，加工成线材或管材后可有效防止破裂。 阿大的研究团队基于此展开研究， 试图弄清在怎样的尺度下才能最大限度发挥硅材料的优势，同时尽量减少缺点。研究者将4 种不同尺寸（3、5、8、15 nm）的硅纳米粒子均匀分散在高导电性的石墨烯气凝胶中， 该气凝胶对硅的低导电率有一定的补偿作用。研究发现，粒径最小的硅纳米粒子（3 nm）经500 次充放电循环后表现出良好稳定的特性，比电容为1 100 mA·h/g 左右，电池容量超过90%。

研究员描述，“比如一辆车的电池尺寸与特斯拉相同，但是续航能力是对方的10 倍，或者充电次数以及电池质量是对方的1/10。 ”

阿大研究团队接下来的目标是开发出一种更为高效、成本更加低廉的硅纳米粒子制备工艺，以实现和工业化、 商业化的对接。 相关文章资料请参阅《Chemistry of Materials》2018，30（21）：7782-7792。

贾磊译自Phys.org.2019-01-15

全固体电解质，助力铝离子电池成未来新贵？

随着电子产品、电动汽车需求的日益增长，市场对充电电池的需求也日趋旺盛。 传统充电电池的电解质为液体， 该介质有助于离子从一个电极传输到另一个电极。由于电解质由有机分子制成，因此其具有易燃和易挥发的特性， 由此为充电电池的使用带来不小的安全隐患。

针对于此，来自于美国纽约州雪城大学（Syracuse University）的Hosein 研究团队成功开发出了一种面向铝离子充电电池的新型固体电解质。 该电解质由十分柔软的聚合物制成，它允许铝离子自由通过，同时自身坚韧的结构具有优异的耐热性和耐磨性。 将铝盐（如硝酸铝）溶解在聚合物主体中，可使该聚合物充当起铝离子电解质的角色。

在通常的认识里，盐类较易溶解在液体中。事实上许多聚合物固体材料也可以溶解盐， 因为聚合物的主链具有能够将盐解离为阳离子和阴离子的功能。它在固定阴离子的同时，允许阳离子自由穿过聚合物固体材料，由此实现了电池内的电荷传输。实验测试表明， 该固体聚合物电解质具有与液体电解质相同的导电性，在150 ℃的高温测试条件下，仍能稳定安全地正常工作。

在此之前，Hosein 团队一直在推进全固态铝离子电池的研究工作，全固态电解质的成功研发，无疑是此类电池走向成功的至为关键的一步。

铝离子电池具有和锂离子电池相同的组成结构， 但是却拥有许多锂电池所不能比拟的优点。 首先，铝是地球中富含量第三丰富的金属元素，获取便捷且成本低廉。与之相对，锂在地壳中的含量排名第27 位，储量和成本均不占优势。 其次，相比而言，铝离子电池具有更高的电压，能储存更多的能量，并提供更大的电流。测试表明，铝离子电池容量是锂离子电池的4 倍，这是因为铝可形成多价离子，携带电荷是锂离子的3 倍。

研究人员认为，在后锂离子电池时代，铝离子电池有望成为极具竞争力的下一代储存介质。 本研究相关论文（A solid polymer electrolyte for aluminum ion conduction）发 表 在《Results in Physics》上（Vol.10，2018，529-531）。

贾磊译自Science Trends.2019-01-02

中俄联合团队实现锂电池容量15%提升

来自俄罗斯圣彼得堡彼得大帝理工大学（SPbPU）的消息，中俄两国研究团队通过技术攻关，成功实现将锂电池容量提升15%，这项研究成果在第6 届中国(青岛)锂电新能源产业国际高峰论坛上得到证实。

据介绍， 研究团队通过向电池负极添加固体电解质来提高效率（如图），固体电解质由SPbPU 的硕士生Daniil Alexandrov 合成得到。 与液体电解质相比， 使用固体电解质制得的锂电池不仅电池容量得到提升，其质量也进一步减轻。

该电池研究成果诞生于浙江长兴中-俄新能源材料技术研究院。 该研究院于2016 年成立，是SPbPU 与英纳威（浙江）新能源新材料有限公司联合共建的一所国际化高规格技术研发创新平台， 总投资2 亿元人民币。

中俄新能源材料技术研究院院长王庆生介绍，“中俄研究院将锂电池负极材料和功能添加剂的改进作为其中一项主业， 并致力于技能技术、 清洁能源、电力运输等方面的改进提升，以促进‘绿色技术’更好地融入现实生活。 ”