神奇的納米顆粒，鋰離子電池的技術(shù)突破，納米硅材料的循環(huán)性
在電商主導(dǎo)的時(shí)代，之所以能夠快速崛起的關(guān)鍵之一，是擁有高效儲(chǔ)能元件——鋰離子電池，而鋰離子電池的密度能夠不斷升級(jí)，功勞還要?dú)w于納米技術(shù)。
又因?yàn)橹氨粡V泛應(yīng)用的納米技術(shù)導(dǎo)電性比較差，所以把應(yīng)用在鋰離子電池的納米技術(shù)制作成了納米顆粒，改變了納米技術(shù)導(dǎo)電性差的現(xiàn)狀，并且使得硅材料有很好的循環(huán)性。
納米顆粒的功勞這么大，那什么是納米顆粒呢？
納米顆粒實(shí)際上就是一種納米，但是體積很小，是一種不超過(guò)100納米的微型顆粒，也是一種小于10納米的半導(dǎo)體顆粒。它在科學(xué)方面的研究?jī)r(jià)值非常高，形態(tài)也是多張多樣的，所以組合性很強(qiáng)，除了顆粒形態(tài)，還可以是乳膠體或者是聚合物。就連平時(shí)用到的化妝品，其中就可能含有納米顆粒。
分兩個(gè)方面來(lái)介紹納米顆粒：一方面是納米顆粒在鋰離子電池方面的作用；第二個(gè)方面是納米顆粒對(duì)硅材料的循環(huán)性能。
正如最開始提到的鋰離子電池的儲(chǔ)能密度能達(dá)到如此高的水平，與納米顆粒的技術(shù)有著不可分割的關(guān)系。拿一種正極材料和一種負(fù)極材料具體展開舉例。
先說(shuō)正極材料，應(yīng)用在鋰離子電池方面最為廣泛的就是磷酸鐵鋰，化學(xué)式為L(zhǎng)iFePO4（簡(jiǎn)稱LFP）。LFP最突出的就是性能穩(wěn)定，散熱好，而且成本還很低。這一系列的優(yōu)勢(shì)，也是為什么LEP受到很多關(guān)注。
主要原因除了LEP本身設(shè)計(jì)的合理性，更重要的還是納米顆粒的應(yīng)用，使得鋰離子電池能夠3分鐘之內(nèi)完成充放電。在LEP的內(nèi)部有一種構(gòu)造是共價(jià)鍵構(gòu)造，這也是為什么LEP性能穩(wěn)定，因?yàn)楣矁r(jià)鍵構(gòu)造就是由兩個(gè)以上的多個(gè)原子組成，能讓電子保持在飽和的狀態(tài)，形成比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。但是這也使得LiFePO4材料的導(dǎo)電性變差，這時(shí)就引用了納米顆粒，在外面進(jìn)行一層包裹，在保持性能穩(wěn)定的前提下，提高了鋰離子電池的充放電性能和提高了材料自身的循環(huán)壽命。
負(fù)極材料適用于鋰離子電池材料之一的就是石墨材料。石墨材料是一種比較適合做負(fù)極材料的，但是會(huì)有缺點(diǎn)，就是石墨材料在工作的時(shí)候，石墨的片層容易被分解，雖然有電子絕緣體SEI膜防止，就是形成一層鈍化層來(lái)“加盾”進(jìn)行保護(hù)。
但是對(duì)于石墨材料來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這個(gè)時(shí)候就需要納米顆粒地保護(hù)了。納米顆粒就是通過(guò)涂層技術(shù)來(lái)保護(hù)的，主要的涂層技術(shù)有三大類，表現(xiàn)最優(yōu)秀的就是無(wú)定形碳，主要是成本偏低，也可以大規(guī)模去生產(chǎn)，其他的兩種可以更厲害的是可以有效防止電解，較大強(qiáng)度的保護(hù)。此外還有一種納米顆粒的保護(hù)方法是使表面氧化技術(shù)，這里不多做介紹。
第二個(gè)方面要介紹的是納米顆粒對(duì)硅材料的循環(huán)性能，這在納米顆粒的應(yīng)用方面算是比較熱點(diǎn)的，詳細(xì)講一下，有關(guān)于鋰離子材料的負(fù)極材料是怎么應(yīng)用納米顆粒技術(shù)的？就像剛才介紹的負(fù)極材料中，硅材料也是比較適合做負(fù)極材料的，但是硅材料被關(guān)注的熱度比石墨材料要高很多。在納米顆粒應(yīng)用中提升了硅負(fù)極材料的能量密度，但是也有一個(gè)缺點(diǎn)。
納米顆粒主要就是為了克服硅材料顆粒過(guò)度脫落問(wèn)題，因?yàn)楣璨牧献陨淼谋热萘烤透?，但是這個(gè)過(guò)程中會(huì)引起三倍的體積膨脹，使得顆粒被迫大量脫落。有一個(gè)道理是“硅顆粒體積的大小直接影響電池性能，硅顆粒體積越小，電池循環(huán)性能越好”，所以納米顆粒的應(yīng)用，使得硅材料有很好的循環(huán)性能。
而且目前研究的關(guān)于硅材料的納米顆粒被分為四種不同的維度，有零維到三維，不同的維度在一定程度上的優(yōu)劣勢(shì)各不一樣，但是是能很好地解決電導(dǎo)性差的問(wèn)題，不同的工作也是適用于不同的硅材料，未來(lái)研究還有很長(zhǎng)的一段路。
來(lái)源：威風(fēng)博士