“新做法增加了锂电池的能量密度”

哥伦比亚工程材料科学和工程助理教授袁洋开发了提高锂离子电池能量密度的新方法。 他在环境空气体中也建立了稳定的三层结构，使电池的制造更长、更便宜。 这项工作可以将锂电池的能量密度提高10-30%，并在线发表在nano letters上。

锂电池首次充电时，在第一个循环中将失去5-20%的能量。 杨说。 通过我们的设计，我们收回了这个损失。 我们认为我们的做法有很大的潜力增加便携式电子和电动汽车电池的工作时间。

锂电池制造后的初次充电期间，液体电解质的一部分被还原为固相，涂布在电池的负极上。 此过程通常在电池出厂之前完成，并且是不可逆的，同时会降低电池中存储的能量。 以往的负极损失约为10%，但硅等高容量的下一代负极，由于体积膨胀大、表面积高，损失高达20-30%。 的初始损耗较大会损害这些纳米结构电极的能量密度和循环寿命增益，从而降低整个电池可实现的容量。

补偿这一损失的传统做法是将富含锂的材料放入电极。 但是，这些材料大多在环境空气体中不稳定。 在干燥空气体中制造电池的话，完全没有水分，是比在环境空气体中制造更昂贵的过程。 yang开发了一种新的三层电极结构，用于在环境空气体中制造锂电池的阳极。 在这些电极中，为了使锂不与空气体和水分发生反应，用聚合物pmma保护锂后，用人造石墨和二氧化硅纳米粒子等活性物质涂布pmma。 然后，将pmma层溶解在电池电解质中，将锂暴露在电极材料中。 这样，能够防止不稳定的锂和锂合金化电极之间的空气体接触。 杨解释说，这是因为这种三层结构电极可以在环境空气体中工作。 这可能是大规模生产锂电池电极的诱人进步。

yang的做法是将最先进的石墨电极的损耗容量从8%下降到0.3%，硅电极从13%下降到-15%。 -15%的数字表示锂含量超过了所需量，多余的锂可以弥补之后的循环中的容量损失，因此可以用于进一步提高电池的循环寿命。 锂离子电池的能量密度或容量在过去的25年中每年增加5-7%，因此，这个yang的结果表明提高锂离子电池的容量是可能的。 他的团队现在在锂电池中占有更小的体积，为了扩大技术，正在减少聚合物涂层的厚度。

这种三层电极结构确实是可以在环境条件下解决含锂金属电极的智能化设计，耶鲁大学化学助理教授王海亮指出没有参与这项研究。 电极的初始库仑效率是锂离子电池领域的一大问题，这种比较有效、容易采用的不可逆的锂离子损失补偿技术引起了人们的兴趣。

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