采用石墨負極共聚物粘合劑的新型鋰離子電池（圖自：JAIST）
對於智能手機和電動汽車用戶來說，這項突破有助於大幅延長電池的循環充放電性能。而不像當前的智能機電池一樣，用個兩年就發生嚴重的容量縮減。
考慮到電池內部有許多可移動的部件，日本科學技術高等研究院（KAIST）的這項研究，也將重點放在瞭一種共聚物粘合劑上。
通過將鋰電池石墨陽極的顆粒凝聚在一起，並使之與集電器接觸，新材料可以維持陽極的長期高效發揮。
作為對比，當前普遍采用的鋰電池粘合劑，是由聚偏二氟乙烯（PVDF）制成的。通過堅持不懈的探索，研究人員終於找到瞭一種更高效的替代品。
據悉，這種新型粘合劑由一種被稱作“雙亞氨基-ac醌-對苯撐”的共聚物制成。
在將其用於實驗性的半電池組件之後，實測發現它能夠與集電器高效結合，同時對鋰電池陽極加以更好的保護。
實驗期間，研究團隊還觀察到瞭諸多實質性的性能提升，且即便經歷瞭高頻次的充放電周期，其容量仍可維持在相當高的水平。
過去 30 年間，石墨一直穩占鋰離子電池的負極。
帶領這項研究的 Noriyoshi Matsumi 教授表示：“使用 PVDF 作為粘合劑的半電池，可在大約 500 次充放電循環後保持 65% 的原始容量。但換用 BP 共聚物之後，其可在 1700 次循環後維持高達 95% 的原始容量”。
研究團隊指出，這得益於 BP 共聚物具有的更好的機械穩定性、以及對陽極和集電器擁有更強的附著力。顯微圖像表明，新材料僅會在 1700 次循環後呈現微小的裂紋，而傳統 PVDF 粘合劑則在 500 次循環後呈現瞭更大的裂紋。
展望未來，我們或在長壽命智能機、EV 動力電池、人造器官等領域看到它的身影。不過在看到新材料被廣泛應用於電子設備之前，研究團隊仍需加以大量的設計改進。
有關這項研究的詳情，已經發表於近日出版的美國化學學會《應用能源材料》（ACS Applied Energy Materials）期刊上。
原標題為《Bis-imino-acenaphthenequinone-Paraphenylene-Type Condensation Copolymer Binder for Ultralong Cyclable Lithium-Ion Rechargeable Batteries》。
留言列表
