Краткое описание прорыва в производительности литиевых батарей

Кремниевые аноды вызывают большую озабоченность в аккумуляторном сообществе. По сравнению с литий-ионными батареями, в которых в настоящее время используются графитовые аноды, они могут обеспечить в 3-5 раз большую емкость. Большая емкость означает, что аккумулятор используется дольше после каждой зарядки. Это может значительно увеличить пробег электромобилей. Хотя кремния много и дешево, количество циклов заряда и разряда кремниевого анода ограничено. Во время каждого цикла заряда и разряда их объем будет значительно увеличиваться, и даже уменьшение их емкости приведет к тому, что частицы электрода разорвутся или нанесут слой на мембрану электрода. явление.

Принцип работы связующего молекулярного шкива.

20 июля исследовательская группа KAIST во главе с профессором Чан Вук Чой и профессором АлиКоскун сообщила о молекулярном клеевом шкиве для литий-ионных аккумуляторов с кремниевым анодом.

Команда KAIST интегрировала молекулярный шкив (называемый полиротаксаном) в клей для электрода батареи, включая добавление полимера к электроду батареи, чтобы прикрепить электрод к металлической подложке. Кольцо в полиротаксане закручено в полимерный каркас и может свободно перемещаться по каркасу.

Кольцо в полиротаксане может свободно перемещаться при изменении объема частиц кремния, а скольжение кольца может эффективно поддерживать форму частиц Si, так что оно не разрушается во время непрерывного изменения объема. Следует отметить, что, поскольку связующее из полиротаксана обладает высокой эластичностью, даже измельченные в порошок частицы кремния могут оставаться в коалесцированном состоянии. Назначение нового клея резко контрастирует с существующими клеями (обычно простыми линейными полимерами), которые имеют ограниченную гибкость и, следовательно, не удерживают твердую форму частиц. Предыдущие клеи разбрасывали измельченные частицы, вызывая снижение или даже потерю емкости силиконового электрода.

Авторы говорят, что это прекрасная демонстрация важности фундаментальных исследований, и Полиротаксан в прошлом году получил Нобелевскую премию за концепцию «механических связей». «Механическое связывание» - это новое определение, которое может быть добавлено к классическим химическим связям, таким как ковалентные связи, ионные связи, координационные связи и связи металлов. Долгосрочные фундаментальные исследования неожиданно быстро решают давние проблемы в области аккумуляторных технологий. Авторы также отмечают, что в настоящее время они работают с крупным производителем аккумуляторов, чтобы интегрировать его молекулярные шкивы в настоящие аккумуляторные продукты.

Лауреат Нобелевской премии по химии Северо-Западного университета 2006 года сэр Фрейзер Стоддарт также добавил: «Механические связи впервые восстановились в среде накопления энергии. Команда KAIST умело использовала механическое связующее в полистироле скользящего кольца в α-кольце. винт из полиэтиленгликоля. Это знаменует собой прорыв в характеристиках литий-ионных батарей на рынке. Когда полимеры шкива с механическими клеями заменяют обычные материалы только с одинарными химическими связями, эта физическая связь будет иметь очень значительное влияние на характеристики материалов. и оборудование ".

Страница содержит содержимое машинного перевода.