近日，加拿大滑鐵盧大學應用納米材料與清潔能源實驗室陳忠偉教授課題組成功研制出新型石墨烯硅基鋰離子電池，此創新型技術將目前商業化鋰離子電池的比能量密度提高了40%-60%，循環壽命延長到2000次以上，這極大的推動了高能量長壽命鋰離子電池的發展進程，促進了相關電子以及儲能領域產業鏈的加速成長，相關技術成果已發表在最新的Nature Communications雜志上。
隨著社會和科技的進步，綠色能源的開發利用以及電子產業的不斷升級更新，人類對電能儲存技術的需求也日益增加，鋰離子電池正處于這個新科技時代的風口浪尖，近幾十年來備受國內外研究者的關注。
目前商業化鋰離子電池所用的負極活性材料均為石墨，它的實際發揮比容量約為360mAh/g，這極大的限制了整體電池的能量密度。而硅材料，由于其4200mAh/g的理論比容量，是石墨的10倍以上，這吸引了全球眾多課題組的投入研究。
多年以前，滑鐵盧大學的研究人員開始利用硅作為電池負極時，同其他研究組一樣，遇到了全球性技術難題，即，硅材料在電池充放電過程中，由于相變所造成的體積收縮膨脹率高達300%，這一變化使得電極活性層形成眾多斷裂縫隙，電池性能迅速衰退，以致最終使電池失效。
為了攻克這一技術難題，陳忠偉教授的研究團隊聯合通用汽車全球研發中心(General Motors Global Research and Development Centre)，共同開發了石墨烯硅材料電極的熱處理技術，這一技術使硅的體積變化固定在特定的預設區域，解決了電極活性層的斷裂問題，保證了硅材料電化學性能的正常發揮，并將其循環壽命提高到2000次以上。而更為可喜的是，此熱處理技術簡單而且容易操作，有利于進一步工業化的實現。
正如陳忠偉教授所言，“簡單易行的熱處理技術，創造出了具有獨特結構的硅電極，使得這一高比能量電池的循環次數延長到2000次以上”。此技術的誕生意味著鋰離子電池在便攜式電子產品，可穿戴型電子設備以及電動汽車等領域的電池小型化、輕型化應用將迎來一次技術性革命。
目前此技術已經完成初步小試階段，據陳忠偉保守預計，這一新型石墨烯硅基鋰離子電池將于明年面世進入市場。陳忠偉教授將協同WATTECH POWER INC.(滑鐵盧大學科技公司)CEO Allen Sun 先生在第3屆鋰電“沃達斯”論壇上展示此項最新技術。
責任編輯：付鵬艷
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