鉅大LARGE | 點擊量：493次 | 2022年02月16日
簡述鋰離子電池的性能突破
在電池界中硅陽極受到極大的關注，與當前使用石墨陽極的鋰離子電池相比，它們可以提供3-5倍的更大容量，更大的容量意味著每次充電過后，電池的使用時間更長，這能顯著延長電動車輛的行駛里程。盡管硅豐富而廉價，但Si陽極的充放電循環次數有限，在每個充放電循環期間，它們的體積會大大擴大，甚至其電容的衰減，會導致電極顆粒產生斷裂或電極膜的分層現象。
【圖注】分子滑輪粘合劑的工作原理。
由JangWookChoi教授和AliCoskun教授領銜的KAIST研究小組于7月20日報道了一種用于硅陽極鋰離子大容量電池的分子滑輪粘合劑。
KAIST團隊將分子滑輪（稱為聚輪烷）整合到電池電極粘合劑中，包括在電池電極中加入聚合物，以便將電極附著到金屬基底上。將聚輪烷中的環擰入聚合物骨架中，并且可以沿骨架自由移動。
聚輪烷中的環可以隨著硅顆粒的體積變化而自由移動，環的滑動可以有效地保持Si的顆粒形狀，使其不會在連續的體積變化過程中崩解。值得注意的是，由于聚輪烷粘合劑具有高彈性，即使粉碎的硅顆粒也能保持聚結狀態。新粘合劑的功能與現有的粘合劑（通常是簡單的線性聚合物）形成鮮明對比，現有的粘合劑彈性有限，因此不能牢固地保持顆粒形狀。以前的粘合劑會使粉碎的顆粒發生散射，會使得硅電極降低甚至失去其容量。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
作者認為這極好地顯示了基礎研究的重要性，Polyrotaxane去年憑借“機械債券”這個概念獲得了諾貝爾獎。“機械結合”是一個新確定的概念，可以添加到經典化學鍵中，如共價鍵，離子鍵，配位鍵和金屬鍵。長期的基礎研究正在以意想不到的速度，逐步解決電池技術方向長期存在的挑戰。作者還提到，他們目前正在與一家大型電池制造商合作，將其分子滑輪集成到實際的電池產品中。
西北大學2006年度NobleLaureate化學獎得主FraserStoddart爵士還補充說：“機械式債券在儲能環境中首次復蘇，KAIST團隊巧妙地使用滑環聚輪烷中的機械粘合劑，在α-環糊精環螺旋的聚乙二醇上的功能化，標志著市場上鋰離子電池性能的突破，當帶有機械粘合劑的滑輪狀聚合物取代僅有單獨化學鍵的常規材料，這種物理鍵會給材料性能以及設備性能帶來極為顯著的影響。”
