正确加高锂离子电池能量密度

　　石墨电极的最佳空隙率通常为20百分比-40百分比，而用硅做为电极，则会使其性能下降。通常，这些电极具有60百分比-70百分比的空隙率。高的孔隙度能使硅基材料的体积增大，使微粒发生迅速的变形，从而延缓微粒的粉化和降低。但高孔隙率的硅基负极对其能量密度有注定的影响。

　　由于硅基阴极具有较高的比容和较大的容积比容量，为此变成加高锂离子电池能量密度最有效的手段。

　　但是，由于硅是一种有效的物质，它会在充放电限期内插入和释放出锂，其体积变动可达到270百分比，从而降低了电池的运用年限。造成体积膨胀的原由：

　　(1)从铜收集溶液中分离出硅粒子和分离沉积物;

　　(2)固态电解质(SEI)薄膜在循环时不平稳，其体积膨胀会引起 SEI的反复破坏，从而使锂离子电池发生故障。

　　压缩工艺能够加强固体的接触，加高电杆的电子传递能力。然而，由于孔隙度较小，会增加电极/电解液之间的电荷传递阻抗，从而使倍增器的性能变差。

　　石墨电极的最佳空隙率通常为20百分比-40百分比，而用硅做为电极，则会使其性能下降。通常，这些电极具有60百分比-70百分比的空隙率。高的孔隙度能使硅基材料的体积增大，使微粒发生迅速的变形，从而延缓微粒的粉化和降低。但高孔隙率的硅基负极对其能量密度有注定的影响。为此，正确制造出以硅为基础的锂离子电池阴极板?KarkarZ等对硅电极的制造进行了研究。

　　最先，采用两类分别的工艺，分别制得硅80重量百分比、石墨烯12重量百分比、 CMC电极膏：

　　(1)传统球磨法：传统的球磨法;

　　(2) RAM：两个阶段的超音波扩散。第一个步骤是在PH3缓冲剂(0.17 m柠檬酸+0.07 mKOH)中分散硅和 CMC。第二个步骤是加入一块石墨烯和一块水，然后再进行超声波扩散。

　　参见图1 a和图1 d，关于石墨薄片、超声石墨烯的不连续 RAM，其表的长度超过10 xm，分散地平行地收集液体，具有更高的多孔性，而 SM的混合得到石墨烯片，其长度仅为数微米。非致密 RAM电极具有大约72百分比的空隙，比 SM电极高60百分比以上。

　　就硅而言，这两类混合工艺并无分别。奈米石墨烯的导电性能优良， RAMslack保持了石墨烯薄板的完整性，并且电池的循环性能也很好(如图3 a和 b)。

　　随后，他们对致密对电化学性能和孔隙率的影响进行了解析。从图1能够看出，在压缩之后，除了表面的厚度变得更细之外，石墨烯和硅微粉并没有发生显著的改变。制备了一种半电池，并对其电化学性质进行了测定。如图2所示：

　　(1)当压紧压力增加时，电极孔隙率下降，增加了密度，增加了容积比容量。

　　(2)具有大约72百分比的空隙率的 RAM的非致密电极片，比 SM电极的60百分比更大。另外， RAM电极的压实难度较大，孔隙度为35百分比。RAM电极的压力为15 T/cm2, SM电极的压力为5 T/cm2。这是由于石墨烯薄板很难被变形，而且 RAM薄板粘附在石墨烯薄板上，使得它很难被压缩。

　　(3)体积比容量是按照193百分比的一切锂硅体积膨胀来计算的。密度为20 T/cm2时，容积比能力最大;RAM和 SM电极的空隙率为34百分比, SM电极为27百分比，相应于1300 mAh/cm3和1400 mah/cm3。

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