氢化非晶硅薄膜阳极

容量突破2000 mAh g⁻¹

为镍氢电池开发了一种高容量硅基阳极替代传统储氢合金，通过预氢化处理大幅提升放电容量与倍率性能。

张乾坤 · Zongkun, Bian · Xinhui, Liu · Xuan, Lan · Jiaxin, Liu · Ma, Zhewen · 张海民 · 罗永春

International Journal of Hydrogen Energy 2024

具体参数

放电容量 (a-Si₄₀:H-5)

{'zh': '2026.42', 'en': '2026.42'} mAh g⁻¹

容量提升倍数

{'zh': '2.43', 'en': '2.43'}

技术优势

容量翻倍不止

预氢化形成的Si-H键为电化学储氢提供了额外位点，使薄膜容量从834.35 mAh g⁻¹提升至2026.42 mAh g⁻¹，达到传统储氢合金的数倍。

倍率也跟得上

氢化引入的自由态H₂与分子态氢簇可形成导电性良好的亚稳态结构，降低了电极反应阻抗，使大电流充放电性能同步改善。

制备很直接

射频溅射加一步高压氢化即可获得性能优异的阳极薄膜，无需复杂的多元合金熔炼或多步改性，工艺路径短。

应用场景

• 镍氢电池：用硅基阳极取代传统AB5/AB2型储氢合金，提升单电池能量密度，推动镍氢电池进入高容量应用场景。
• 高容量阳极材料：提供了超过2000 mAh g⁻¹的实测容量，远高于现有储氢材料，可作为高能镍氢电池阳极选项。
• 硅基负极：将硅基材料的氢存储电化学活性激活，使传统锂电领域的硅负极概念可迁移至镍氢化学体系。
• 储氢合金替代：通过溅射+氢化工艺制备的硅薄膜可直接替代熔炼合金，简化电极制备流程并降低稀土元素依赖。