得益于日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的新型粘合劑材料，可充電電池的使用壽命有望得到顯著改善。與傳統(tǒng)材料相比，新材料在鋰電池性能方面也取得了激動(dòng)人心的進(jìn)步。研究團(tuán)隊(duì)在近日于《ACS 應(yīng)用能源材料》期刊上發(fā)表的一篇文章中指出，新設(shè)計(jì)可較傳統(tǒng)方案更有效地維持電池的循環(huán)充放電性能。
對(duì)于智能手機(jī)和電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)突破有助于大幅延長(zhǎng)電池的循環(huán)充放電性能。而不像當(dāng)前的智能機(jī)電池一樣，用個(gè)兩年就發(fā)生嚴(yán)重的容量縮減。
考慮到電池內(nèi)部有許多可移動(dòng)的部件，日本科學(xué)技術(shù)高等研究院（KAIST）的這項(xiàng)研究，也將重點(diǎn)放在了一種共聚物粘合劑上。
通過(guò)將鋰電池石墨陽(yáng)極的顆粒凝聚在一起，并使之與集電器接觸，新材料可以維持陽(yáng)極的長(zhǎng)期高效發(fā)揮。
作為對(duì)比，當(dāng)前普遍采用的鋰電池粘合劑，是由聚偏二氟乙烯（PVDF）制成的。通過(guò)堅(jiān)持不懈的探索，研究人員終于找到了一種更高效的替代品。
據(jù)悉，這種新型粘合劑由一種被稱(chēng)作“雙亞氨基-ac醌-對(duì)苯撐”的共聚物制成。
在將其用于實(shí)驗(yàn)性的半電池組件之后，實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)它能夠與集電器高效結(jié)合，同時(shí)對(duì)鋰電池陽(yáng)極加以更好的保護(hù)。
實(shí)驗(yàn)期間，研究團(tuán)隊(duì)還觀察到了諸多實(shí)質(zhì)性的性能提升，且即便經(jīng)歷了高頻次的充放電周期，其容量仍可維持在相當(dāng)高的水平。
帶領(lǐng)這項(xiàng)研究的 Noriyoshi Matsumi 教授表示：“使用 PVDF 作為粘合劑的半電池，可在大約 500 次充放電循環(huán)后保持 65% 的原始容量。但換用 BP 共聚物之后，其可在 1700 次循環(huán)后維持高達(dá) 95% 的原始容量”。
研究團(tuán)隊(duì)指出，這得益于 BP 共聚物具有的更好的機(jī)械穩(wěn)定性、以及對(duì)陽(yáng)極和集電器擁有更強(qiáng)的附著力。顯微圖像表明，新材料僅會(huì)在 1700 次循環(huán)后呈現(xiàn)微小的裂紋，而傳統(tǒng) PVDF 粘合劑則在 500 次循環(huán)后呈現(xiàn)了更大的裂紋。
展望未來(lái)，我們或在長(zhǎng)壽命智能機(jī)、EV 動(dòng)力電池、人造器官等領(lǐng)域看到它的身影。不過(guò)在看到新材料被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備之前，研究團(tuán)隊(duì)仍需加以大量的設(shè)計(jì)改進(jìn)。
有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表于近日出版的美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《應(yīng)用能源材料》（ACS Applied Energy Materials）期刊上。
原標(biāo)題為《Bis-imino-acenaphthenequinone-Paraphenylene-Type Condensation Copolymer Binder for Ultralong Cyclable Lithium-Ion Rechargeable Batteries》。
