硅是一種極具吸引力的未來鋰離子電池負(fù)極（陽極）材料，因?yàn)樗饶壳笆褂玫氖軆?chǔ)存更多的能量。然而，硅在充放電過程中會(huì)發(fā)生劇烈的膨脹和收縮。這種反復(fù)的膨脹會(huì)導(dǎo)致電池電極開裂、內(nèi)部接觸不良，并迅速老化，從而嚴(yán)重限制電池的壽命和安全性。

圖片來源：臺(tái)灣大學(xué)

據(jù)外媒報(bào)道，中國臺(tái)灣大學(xué)一項(xiàng)新研究開發(fā)出一種用于保護(hù)硅-石墨復(fù)合陽極的簡易涂層。該涂層由一種常見的聚合物（聚偏氟乙烯，PVDF）與微小的氧化鎂（MgO）顆?；旌隙?，并可采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)工藝進(jìn)行涂覆。研究相關(guān)論文發(fā)表在期刊《Chemical Engineering Journal》上。

一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)是，涂層的涂覆時(shí)間——在制造過程中電極受到機(jī)械壓縮之前進(jìn)行——對(duì)于獲得良好的性能至關(guān)重要。采用優(yōu)化涂層的電池比未涂覆的電池壽命長得多。即使經(jīng)過數(shù)百次充放電循環(huán)，涂覆涂層的電池仍能保持大部分初始容量，并且運(yùn)行效率非常高。相比之下，未涂覆涂層的電池性能衰退得更快。涂覆涂層的電極在快速充放電過程中也表現(xiàn)更佳。

顯微觀察揭示了這種涂層的作用原理。如果沒有保護(hù)，硅電極會(huì)過度膨脹并產(chǎn)生裂紋和內(nèi)部損傷。而PVDF-MgO涂層則能顯著減緩這種膨脹，保持電極結(jié)構(gòu)的完整性，并維持良好的電接觸。此外，MgO顆粒有助于控制鋰在電池內(nèi)部的移動(dòng)和沉積，從而降低鋰離子過度沉積的風(fēng)險(xiǎn)。

圖片來源：《Chemical Engineering Journal》

共同通訊作者、臺(tái)灣大學(xué)化學(xué)工程系特聘教授吳乃立（Nae-Lih Wu）博士表示：“這項(xiàng)研究表明，在制造過程的適當(dāng)階段應(yīng)用一種簡單、低成本的涂層，可以顯著延長高能量鋰離子電池的壽命、提高其可靠性和安全性。該方法實(shí)用且與現(xiàn)有的電池生產(chǎn)方法兼容，因此在實(shí)際應(yīng)用中前景廣闊?！?/p>