蓋世汽車訊 現在,電動汽車市場迅速發展。為了延長車輛的續航里程,對高容量電池的需求不斷增長。據外媒報道,韓國浦項科技大學和西江大學(Sogang University)的研究人員開發了一種功能性聚合物粘合劑,可用于穩定、高容量的負極材料,從而將當前電動汽車的續航里程至少提高10倍。
比起傳統石墨負極,采用這種帶電聚合物粘合劑的負極材料,可以實現10倍以上的容量。這一突破是通過用硅負極代替石墨并結合分層帶電聚合物實現的,同時保持了穩定性和可靠性。
對于創建高能量密度鋰離子電池,硅等高容量負極材料十分重要,可以提供至少10倍于現有石墨或其他負極材料的容量。挑戰在于,在與鋰反應的過程中,高容量負極材料體積膨脹,對電池性能和穩定性構成威脅。為了解決這個問題,研究人員一直在探索可以有效控制體積膨脹的聚合物粘合劑。
然而,目前的研究僅集中于化學交聯和氫鍵結合。化學交聯涉及粘合劑分子之間的共價鍵合。這使它們成為固體,但存在一個嚴重的缺陷,這些鍵一旦破裂,就無法修復。從另一方面來看,氫鍵結合是分子間基于電負性差異的可逆二次鍵合,但強度相對較弱。
該團隊開發的新型聚合物不僅利用氫鍵,還利用了庫侖力。這些力的強度為250 kJ/mol,遠高于氫鍵結合的強度,由于具有可逆性,容易控制體積膨脹。
高容量負極材料表面大多帶負電荷,而層狀帶電聚合物以正負電荷交替排列,可有效地與負極結合。此外,該團隊還引入了聚乙二醇來調節物理性質,以促進鋰離子擴散,從而獲得鋰離子電池中的高容量厚電極,并充分提升能量密度。
研究負責人Soojin Park教授表示:“通過結合高容量負極材料,該研究具有明顯提升鋰離子電池能量密度的潛力,由此延長了電動汽車的續航里程。使用硅基負極材料,有望將車輛續航至少提高10倍。”
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