合肥研究所：リチウムイオン電池ナノ電極の研究における一連の重要な成果

中国科学院合肥物理科学研究所インテリジェント機械研究所の研究者であるLiujinhuai、およびJiuグループのHuangxing Liujinyunなどは、ナノ電極の開発とその電気化学的性能において一連の成果を上げてきました。エネルギー貯蔵装置で。大容量の三次元ナノコンポジット電極を開発し、電極容量を減衰させる新しいメカニズムを提案し、実証した。複合構造により、リチウムイオン電池の電気化学的特性が向上します。研究結果は、AvancedMaterials、ACSNano、Smallなどの関連分野の国際ジャーナルに掲載されました。

重要なエネルギー貯蔵装置として、リチウムイオン電池は、その高いエネルギー変換効率、低い自己放電率、広い動作温度範囲、およびメモリー効果がないため、現在、充電式電池の分野で支配的です。リチウムイオン電池の電極とその電気化学的性質に関する研究は、すべての国が非常に重要視している重要な分野です。今日の電子技術の発展に伴い、大容量、安定した循環、軽量、小型の高性能リチウムイオン電池（電気自動車、ドローンなど）の需要がますます高まっています。大容量電極（質量容量と体積容量を含む）を開発し、その電気化学的特性を詳細に研究することが重要です。

ナノ電極は、高活性、イオン拡散、短い電子透過経路を特徴としています。研究者らは、ナノメートル電極の容量減衰の最も重要なメカニズムから始めて、容量減衰の根本原因を調査し、次に大容量の周期的安定ナノメートル電極を特別に設計し、対応するユニバーサルナノメートル電極準備技術を開発しました。たとえば、電気化学的活物質シリコンの内面と外面を保護するように設計されたシリコン/カーボン3次元ナノチューブアレイ電極（図1を参照）は、充電中の電気化学的安定性に対する固体電解質界面層の影響を効果的に低減できます。放電サイクル。リチウム/脱リチウム化中の複合ナノチューブの体積と構造の動的変化は、その場走査型電子顕微鏡によって明確に観察されました（図2を参照）。電極ナノ構造の疲労によって引き起こされる容量減衰の新しい原理が提案され、実証されています。

さらに、普遍的な三次元ナノ構造電極調製技術に基づいて、フレーム構造のない三次元ナノコンポジット電極が開発され、そのエネルギー貯蔵性能が研究されました（図3を参照）。充電と放電を200サイクル行った後でも、市販のグラファイト電極の現在の体積容量（〜550 mAhcm-3）よりもはるかに大きい全電極の体積容量（〜1000 mAhcm-3）が高いことがわかりました。 、ウェアラブル電子機器用の小型電池開発の基礎を築く。研究結果は、合肥科学研究所とイリノイ大学アーバナシャンペーン校の協力プラットフォームに基づいています。研究の進展に伴い、リチウムイオン電池における高性能ナノ構造電極の開発とその電気化学的特性は、さらなる飛躍的進歩をもたらすことが期待されています。

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