Молекулярное связующее «шкив» - прорыв в производительности литий-ионных аккумуляторов

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.

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 полистаном) в клей для электрода батареи, включая добавление полимера к электроду батареи, чтобы прикрепить электрод к металлической подложке. Кольцо из полистана закручено в полимерный каркас и может свободно перемещаться по каркасу.

Кольцо в полиалкане может свободно перемещаться с объемом частиц кремния, и скольжение кольца может эффективно поддерживать форму частиц Si, так что они не будут распадаться во время непрерывных изменений объема. Стоит отметить, что даже измельченные частицы кремния могут оставаться когезивными благодаря высокой эластичности полистанового связующего. Новое связующее резко отличается от функции существующего связующего (обычно это простой линейный полимер). Существующее связующее имеет ограниченную эластичность и поэтому не может надежно сохранять форму частиц. Предыдущие клеи могут разбрасывать измельченные частицы, что может снизить или даже потерять емкость кремниевых электродов.

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.