• 導航菜單

    新型共聚物粘合劑可延長鋰離子電池的使用壽命

    擁有智能手機已超過一年的人最有可能意識到其內置的鋰(Li)離子電池所容納的電量不及該設備新時的電量。鋰離子電池的退化是一個嚴重的問題,極大地限制了便攜式電子設備的使用壽命,從而間接導致大量污染和經濟損失。除此之外,鋰離子電池不是很耐用的事實為電動汽車和可再生能源市場提供了巨大的障礙??紤]到這些問題的嚴重性,研究人員一直在積極尋求改進鋰離子電池最新設計的方法也就不足為奇了。

    鋰離子電池容量隨時間下降的主要原因之一是廣泛使用的石墨陽極(電池負極)的退化。陽極與陰極(或正極端子)和電解質(或在兩個端子之間攜帶電荷的介質)一起提供了一個環境,在該環境中可以發生用于電池充電和放電的電化學反應。但是,石墨需要粘合劑以防止其隨著使用而散落。當今使用最廣泛的粘合劑,聚偏二氟乙烯(PVDF)具有一系列缺點,使其與理想材料相去甚遠。

    為了解決這些問題,高級科學技術研究院(JAIST)的一組研究人員正在研究一種由雙亞氨基ino烯對苯二酚對苯撐(BP)共聚物制成的新型粘合劑。他們的最新研究發表在ACS Applied Energy Materials上,由松井紀良教授領導,還由Rajashekar Badam資深講師Tatsuo Kaneko教授參與。學生Agman Gupta和前博士后研究員Aniruddha Nag。

    那么,BP共聚物在哪些方面優于傳統的用于石墨陽極的PVDF粘合劑呢?首先,BP粘合劑具有明顯更好的機械穩定性和對陽極的附著力。這部分是由于雙亞氨基ino烯醌基團與石墨之間的所謂π-π相互作用,也歸因于共聚物的配體與電池銅集電器的良好粘合。其次,BP共聚物不僅比PVDF導電得多,而且還形成了更薄的導電固體電解質界面,且電阻較小。第三,BP共聚物不容易與電解質反應,這也極大地防止了其降解。

    研究人員通過實驗測量證明,所有這些優點相結合,導致了一些重大的性能改進。“雖然使用PVDF作為粘合劑的半電池在約500次充放電循環后僅顯示其原始容量的65%,但使用BP共聚物作為粘合劑的半電池在經過1700次這樣的循環后顯示出95%的容量保持率”,松見教授強調?;贐P共聚物的半電池還顯示出非常高且穩定的庫侖效率,該方法可比較給定周期內流入和流出電池的電荷量。這也表明電池的長期耐用性。用掃描電子顯微鏡拍攝的粘合劑圖像循環前后,發現在BP共聚物上僅形成了細小的裂紋,而在少于總循環數的三分之一的情況下,PVDF上已經形成了大的裂紋。

    這項研究的理論和實驗結果將為開發持久的鋰離子電池鋪平道路。反過來,這可能會產生深遠的經濟和環境后果,正如Matsumi教授解釋的那樣:“耐用電池的實現將有助于開發可長期使用的更可靠的產品。這將鼓勵消費者購買更昂貴的電池?;A資產,例如電動汽車,將被使用很多年。” 他還指出,對于那些依賴人造器官的人,例如患有某些心臟病的人,耐用電池將是個好消息。當然,一般人群 考慮每天使用和充電的智能手機,平板電腦和筆記本電腦的數量,這也將受益。

    鄭重聲明:本文版權歸原作者所有,轉載文章僅為傳播更多信息之目的,如作者信息標記有誤,請第一時間聯系我們修改或刪除,多謝。

    美女被强吻胸视频