Производительность литиевых батарей постепенно улучшилась.

Кремниевые аноды привлекли большое внимание в аккумуляторной промышленности. По сравнению с литий-ионными батареями, использующими графитовые аноды, они могут обеспечить в 3-5 раз большую емкость. Большая емкость означает, что батарея прослужит дольше после каждой зарядки, что может значительно увеличить дальность поездки электромобилей. Хотя кремния много и дешево, циклы заряда-разряда кремниевых анодов ограничены. Во время каждого цикла заряда-разряда их объем будет значительно увеличиваться, и даже их емкость будет уменьшаться, что приведет к разрушению электродных частиц или отслоению электродной пленки.

Группа KAIST, возглавляемая профессором Чан Ук Чой и профессором Али Коскун, сообщила 20 июля о молекулярном клеящем шкиве для литий-ионных батарей большой емкости с кремниевыми анодами.

Команда KAIST интегрировала молекулярные шкивы (называемые полиротаксанами) в связующие электроды батареи, включая добавление полимеров к электродам батареи для прикрепления электродов к металлическим подложкам. Кольца в полиротане ввинчиваются в полимерный каркас и могут свободно перемещаться по каркасу.

Кольца в полиротане могут свободно перемещаться при изменении объема частиц кремния. Скольжение колец может эффективно сохранять форму частиц кремния, чтобы они не распадались в процессе непрерывного изменения объема. Примечательно, что даже измельченные частицы кремния могут оставаться слипшимися из-за высокой эластичности полиротановых клеев. Назначение новых клеев резко отличается от функций существующих клеев (обычно простых линейных полимеров). Существующие клеи обладают ограниченной эластичностью и поэтому не могут надежно сохранять форму частиц. Предыдущие клеи могут разбрасывать измельченные частицы и снижать или даже терять емкость кремниевых электродов.

Автор считает, что это прекрасная демонстрация важности фундаментальных исследований. В прошлом году полиротаксан 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 постепенно решают давние проблемы аккумуляторных технологий с неожиданной скоростью. Авторы также упомянули, что в настоящее время они работают с крупным производителем аккумуляторов, чтобы интегрировать их молекулярные шкивы в настоящие аккумуляторные продукты.

Сэр Фрейзер Стоддарт, лауреат премии 2006 года по химии в Северо-Западном университете, добавил: «Механические связи впервые восстановились в среде хранения энергии. Команда KAIST умело использовала механические связующие в полиротаксанах с контактным кольцом и функционализированном спиральном полиэтилене с альфа-циклодекстрином. гликоль, знаменующий прорыв в характеристиках литий-ионных аккумуляторов на рынке, когда агрегаты в форме шкива с механическими связующими веществами заменяют обычные материалы только одной химической связью, что окажет значительное влияние на свойства материалов и оборудования.

Страница содержит содержимое машинного перевода.