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韩国开发硅低成本合成技术
文章来源:未知     更新时间:2018-08-21 13:46:25

 近日,韩国蔚山科技大学(UNIST)能源技化工部的郭常圭(音译)教授,浦项工科大学(POSTECH)化学科的朴秀进(音译)教授,以及美国太平洋西北国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory,PNNL)共同合作,成功开发了硅的低温合成技术,并借助原子单位的模拟阐明了合成原理。此次研究成果刊登于全球知名期刊《Communications Chemistry》的最新一期。

据悉,目前,锂离子电池上的阴极材料主要采用的是石墨,但是电动汽车等大容量电池的需求持续增长,迫切需要容量更大替代材料,硅因而也备受关注,这是因为硅的容量比石墨大10倍以上。

目前硅的合成方法有很多种,但最为常用的名为“利用金属还原二氧化硅”,但这一方法需要数百度以上的高温,也很难大批量生产硅。

此次研究团队采用了名为“金属卤化物催化剂”,将硅与金属发生化学反应,即便在较低的温度下也可以生成硅。通过原子模拟,解释低温合成工艺的机理。金属卤化物催化剂可以加快金属和二氧化碳的反应,降低反应能,由此轻易合成硅。

金属卤化物的熔点低,可以从二氧化硅脱去氧,起到了降低还原反应温度的作用,通过直接参与还原反应,由此加快了硅的生成速率。从原子单位的机理来看,事实上,硅在较低的反应温度下就可以生成,这将有助于硅阴极材料的大批量生产。

研究团队将低温合成法制备的硅用作电池的阴极材料,进行充电和放电试验,反复进行数百次以上,电化学性能依旧非常稳定。

通过原位透射电镜实时观察发现,低温合成的硅具有结构稳定性,尤为适用作第二代阴极材料。通过阐明金属卤化物合成法的机理,将为低温合成硅提供充足的理论依据。金属卤化物不仅可以促进金属熔化,而且对硅的构造也有极大的作用,今后还有望应用于其他金属氧化物的还原反应。

另外,此次研究得到了UNIST未来先导型项目和超级计算机,以及LG化学公司的大力支持。

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