像纸一样薄的电池电极？对，你没听错！

材料牛注：堪萨斯州立大学研究小组已经开发出采用碳氧化硅玻璃和石墨烯制作成的纸一样的电池电极。

堪萨斯州立大学机械和核工程学院的副教授格佩特·森和他的研究小组开发出的纸一样薄的电池电极。该电池电极不仅具有所有常规电池的特性，还比其它电池电极轻10%以上，拥有近1000多次充放电循环寿命和近乎100％的循环效率。这种电池是由低成本的聚硅氧烷工业产品制成的。其工作温度可低至-15℃，这使得它拥有更为广阔的应用空间。

格佩特·森的研究团队一直在探索电池和电极以期设计出新的材料。该团队已经通过自主制造，使用CMG或碳氧化硅玻璃陶瓷解决了这些难题。他们制得的电极具有大约600毫安小时/克的高容量。超薄极板是由20％的化学制备的石墨烯血极板。“超薄的设计与当今电池用电极明显不同，因为它去除了金属箔支持聚合物胶，” 格佩特·森说。

最重要的是，该材料在实践中证明了它的应用价值，格佩特·森说“即使在-15℃环境中保存一个月，在大多数电池无法正常使用的情况下也能够提供每克200毫安时的容量。这表明硅玻璃和石墨烯电极可充电电池也可适合无人机在高海拔地区运行，甚至可能在宇宙空间中飞行。”

该碳氧化硅材料本身比较特殊，它是由液态树脂加热至其分解并转变成锐玻璃状颗粒来制备的。硅、碳和氧原子重新排列成随机的三维结构，过量的碳析出形成蜂窝区域。这种开放的三维结构产生强大的可逆储锂和锂离子通道。这种锂存储的结构和机制比晶态硅电极不同。由于原料液树脂是有机硅工业的副产品，因此碳氧化硅电极成本低。

格佩特·森的目标是生产更大尺寸的这种电极材料。例如，当今的铅笔芯电池用的是石墨涂敷的铜箔电极，其长度超过了一英尺，体积过大。该小组还要进行机械弯曲测试，看看它们如何影响性能参数。

“最终，我们希望与业界共同探讨生产这种锂离子电池，” 格佩特·森说。 “碳氧化硅也可通过3D打印，这是我们极为感兴趣的方面。”

资料来源于：Engineers build paperlike battery electrode with glass-ceramic

该研究成果已发表在Nature Communication

感谢材料人网编辑部王宇提供素材，王迪编译。