碳纳米管的排列促进了电池设计

北卡罗莱纳州立大学的研究人员为可充电锂离子电池创造了一种新的柔性纳米支架，可以帮助手机和电动汽车电池更持久。

这项研究，发表在先进的材料这种材料的储能容量比通常用于锂离子电池的石墨复合材料高得多。

北卡州立大学纺织工程、化学和科学助理教授菲利普·布拉德福德博士说:“将硅放入电池可以大大提高电池容量——10倍还多。”“但添加硅也会造成10倍的问题。”

使用硅的一个重大挑战是，当锂离子电池放电时，硅会膨胀。在电池循环过程中，硅会从电极上脱落，四处漂浮(称为粉化)，而不是留在原地，使电池不太稳定。

当硅涂覆的碳纳米管在一个方向上以一个方向对齐时，如饮料秸秆的一层结束，所以纺织工程学副教授的纺织工程学教授施加的结构允许控制膨胀，使得硅的结构不太容易发生粉碎。和科学在NC状态。

张说:“手机和电动汽车对电池的需求很大，它们需要更高的能量容量来满足更长的充电距离。”“我们相信这种碳纳米管支架有可能改变这个行业，尽管还需要解决技术问题。我们使用的制造过程是可扩展的，可以很好地用于商业生产。”

这项研究得到了美国化学学会石油研究基金捐助者的支持。

编辑报告:论文摘要如下。

对齐的碳纳米管-硅片:柔性锂离子电池电极的新型纳米结构

发表：8月1日在线先进的材料

作者：坤福，奥兹康yildiz，哈丹山，永新王，凯莉斯坦诺，莱岗薛，Ziangwu张和菲利普D.Bradford

摘要在对高性能锂离子电池(LIBs)的追求中，人们花费了大量的精力来探索高性能的正极材料。硅单位质量的锂储存容量最大，因此是最有希望取代石墨作为未来电池负极材料的候选材料之一。利用硅的主要挑战来自其在电化学循环过程中体积变化(>300%)引起的结构失效，导致容量损失。我们需要新的设计，在这种设计中，硅和碳可以以一种互惠互利的方式发挥作用，这样硅就可以在保持循环稳定性的同时充分发挥作用。考虑到这一点，该通信描述了一种新型的、无粘结剂的、用于lib的薄片阳极，使用的是对齐的碳纳米管(CNT)基硅薄膜，这种薄膜的处理方式有利于未来的商业生产。水平超排列碳纳米管片提供了高表面积和多孔结构，以促进在制造过程中硅的均匀化学气相沉积和使用过程中硅与电解质之间的电化学动力学。碳纳米管硅复合材料具有较高的比能容量和稳定的循环性能。这项工作也揭示了硅包覆碳纳米管结构在电化学循环后的新的变形机制。取向碳纳米管的弹簧状变形行为有助于解释晶体硅涂层的电化学稳定性。这些发现将指导未来的工作，优化这种独特的纳米结构，进一步提高能量密度和稳定性。 This aligned CNT scaffold design may be extended to other anode and cathode materials utilized in thin and flexible LIBs.