據(jù)外媒報(bào)道，日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)（ToyohashiUniversityofTechnology）的研究人員通過氣溶膠沉積技術(shù)，成功制備了一種用于鋰離子電池的無粘結(jié)磷化錫（Sn4p3）/碳（C）復(fù)合薄膜電極。Sn4p3顆粒無需粘結(jié)劑，就可通過沖擊固結(jié)直接凝固在金屬基體上。鋰離子在萃取過程中絡(luò)合碳和可控電位窗口均提高了充放電循環(huán)穩(wěn)定性，有利于打造容量更高的先進(jìn)鋰離子電池。

（圖片來源：日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)官網(wǎng)）

鋰離子電池已經(jīng)廣泛用作便攜式電子設(shè)備的電源，由于可作為電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車的電源，以及可作為可再生能源固定儲(chǔ)能系統(tǒng)，最近引起了人們相當(dāng)大的關(guān)注。為了提高其能量密度，就要容量更高的陽極材料。盡管理論上看，鋰-硅，鋰-錫等鋰合金的容量大大高于石墨的容量，也得到了廣泛的研究，但是此類合金在電池充放電時(shí)，體積會(huì)發(fā)生極大的變化，因而循環(huán)穩(wěn)定性差。

而磷化錫為層狀結(jié)構(gòu)，通常可用作鋰離子電池的高容量合金陽極材料，平均工作電壓為-0.5V。研究表明，將納米結(jié)構(gòu)的Sn4p3粒子與碳材料絡(luò)合可顯著提升鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性。一般來說，電池中的電極都是通過在金屬箔上涂覆由電極活性材料、導(dǎo)電碳添加劑以及粘合劑組成的漿料而制成。而通過碳絡(luò)合形成的Sn4p3（Sn4p3/C）陽極，由于使用了大量的導(dǎo)電添加劑和粘合劑以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定循環(huán)，因而電極中活性物質(zhì)的重量減少了約60%至70%。結(jié)果，每電極重量的重量比容（包括導(dǎo)電碳添加劑和粘合劑）顯著降低。

日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)電力電子信息工程學(xué)院的研究人員成功通過氣溶膠沉積（AD）技術(shù)，制備了一種用于鋰離子電池的無粘結(jié)磷化錫（Sn4p3）/碳（C）復(fù)合薄膜電極。在生產(chǎn)過程中，使用簡(jiǎn)單的球磨法，可將Sn4p3顆粒與乙炔炭黑絡(luò)合，形成的Sn4p3/C顆粒會(huì)直接通過沖擊固結(jié)凝固在金屬基體上，無需添加任何導(dǎo)電添加劑或粘結(jié)劑。該方法可使合成物中Sn4p3的含量至80%以上。此外，還能夠減少復(fù)合電極的結(jié)構(gòu)變化，提高鋰萃取反應(yīng)中，絡(luò)合碳和受控電位窗口的循環(huán)穩(wěn)定性。采用AD工藝制備的Sn4p3/C復(fù)合薄膜在100、200和400次循環(huán)時(shí)，重量比容分別為730mAhg-1、500mAhg-1和400mAhg-1。

本研究的結(jié)果將有助于實(shí)現(xiàn)容量更高的鋰離子電池，此外，通過類似的合金反應(yīng)和去合金化反應(yīng)，不僅可從Sn4p3中存儲(chǔ)和萃取鋰，還能存儲(chǔ)和萃取鈉，因而可在鈉離子電池中采用Sn4p3電極，實(shí)現(xiàn)成本更低的下一代鈉離子電池。