英国启动首个Allam-Fetvedt循环燃气发电项目
多年以来，制造商一直在将石墨用作锂离子电池中的一种电极，但渴望提供一种用硅代替石墨的方法，硅可以容纳10倍以上的能量。
但是有一个障碍：硅在保持电荷时会膨胀。给它喝太多果汁，它会爆炸。
不再。在7月8日发表于《自然通讯》上的一篇论文中，Ji-Guang“ Jason” Zhang说，他和美国能源部太平洋西北国家实验室（PNNL）的同事已经开发出一种多孔的海绵状硅，这种硅赋予了这种元素“它需要扩展的空间而不会破损。”
以下是智能手机或笔记本电脑中的锂离子电池的工作原理：该电池具有两个电极，一个带正电的锂电极和一个带负电的石墨电极。当电子沿着连接两个电极的电线移动时，电池会发电。当锂原子或离子也通过称为电解质溶液的导电基质在两个电极之间移动时，电子的运动受到控制，该导电基质包含两个电极。
拥有智能手机的任何人都知道，他或她的电池根本无法保持足够长的电量。对于张和他的PNNL团队来说，这并没有丢失，他们知道，如果它们能够防止硅电极因大量充电而爆炸，则电池的使用寿命将比传统锂离子电池长30％左右。
相关文章：食物如何制造更好的锂电池
到目前为止，研究人员已经测试了较少量的硅来代替石墨电极，希望它们的尺寸能够为它们留有扩展的空间，但是他们的努力尚未展开。Zhang和他的团队与加利福尼亚大学的化学家Michael Sailor取得了联系，后者已经开发出一种制造多孔硅的方法，然后他们在样品上涂了导电碳以制成电极。
Zhangs团队还求助于PNNL的环境分子科学实验室，材料科学家Wang Chongmin专门研究电子显微镜。Wang观察到，在充电时，硅电极照常膨胀，但膨胀填充了其结构中的空隙。
他观察到电极的周边也膨胀了，但仅膨胀了30％，而不是固态硅电极常见的300％的爆炸性爆炸。而且，经过1000多次充电/放电循环后，硅电极仍保持了其原始存储容量的80％以上。
这些观察结果不仅证实了Zhangs最初的猜测，即多孔硅片可以容纳电荷而不会爆炸，也使PNNL团队更好地了解了电池在充电和放电时的物理和化学变化。
但是，PNNL团队的工作尚未结束。他们的下一个项目是在更大的电池原型中使用海绵硅，着眼于开发具有成本效益的生产工艺，从而将这种高效的面糊推向市场。
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