Eine kurze Beschreibung des Leistungsdurchbruchs von Lithiumbatterien

Siliziumanoden sind in der Batteriegemeinschaft von großer Bedeutung. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien, die derzeit Graphitanoden verwenden, können sie eine 3-5-mal höhere Kapazität bieten. Höhere Kapazität bedeutet, dass der akku nach jeder Aufladung länger verwendet wird. Dies kann die Laufleistung von Elektrofahrzeugen erheblich verlängern. Obwohl Silizium reichlich vorhanden und billig ist, ist die Anzahl der Lade- und Entladezyklen der Si-Anode begrenzt. Während jedes Lade- und Entladezyklus dehnt sich ihr Volumen stark aus, und selbst die Dämpfung ihrer Kapazität führt dazu, dass die Elektrodenpartikel die Elektrodenmembran brechen oder schichten. Phänomen.

Funktionsprinzip des molekularen Riemenscheibenbindemittels.

Ein molekularer Riemenscheibenklebstoff für Lithium-Ionen-Batterien mit Siliziumanode wurde am 20. Juli vom KAIST-Forschungsteam unter der Leitung von Professor JangWook Choi und Professor AliCoskun gemeldet.

Das KAIST-Team integrierte die molekulare Riemenscheibe (Polyrotaxan genannt) in den Batterieelektrodenklebstoff, einschließlich der Zugabe eines Polymers zur Batterieelektrode, um die Elektrode auf dem Metallsubstrat zu befestigen. Der Ring im Polyrotaxan ist in das Polymerskelett gedreht und kann frei entlang des Gerüsts bewegt werden.

Der Ring im Polyrotaxan kann sich frei bewegen, wenn sich das Volumen der Siliziumpartikel ändert, und das Gleiten des Rings kann die Partikelform des Si effektiv beibehalten, so dass es während einer kontinuierlichen Volumenänderung nicht kollabiert. Es ist anzumerken, dass, da das Polyrotaxan-Bindemittel eine hohe Elastizität aufweist, sogar die pulverisierten Siliziumpartikel in einem koaleszierten Zustand bleiben können. Die Funktion des neuen Klebstoffs steht in starkem Kontrast zu vorhandenen Klebstoffen (normalerweise einfachen linearen Polymeren), die eine begrenzte Flexibilität aufweisen und daher die Partikelform nicht fest halten. Frühere Klebstoffe streuen die zerkleinerten Partikel, wodurch die Siliziumelektrode ihre Kapazität verringert oder sogar verliert.

Die Autoren sagen, dies sei eine hervorragende Demonstration der Bedeutung der Grundlagenforschung, und Polyrotaxan erhielt im vergangenen Jahr einen Nobelpreis für das Konzept der "mechanischen Bindungen". "Mechanische Bindung" ist ein neu definiertes Konzept, das klassischen chemischen Bindungen wie kovalenten Bindungen, Ionenbindungen, Koordinationsbindungen und Metallbindungen hinzugefügt werden kann. Die langfristige Grundlagenforschung befasst sich schrittweise und unerwartet mit den langjährigen Herausforderungen in Richtung Batterietechnologie. Die Autoren stellen außerdem fest, dass sie derzeit mit einem großen Batteriehersteller zusammenarbeiten, um seine molekularen Riemenscheiben in tatsächliche Batterieprodukte zu integrieren.

Sir FraserStoddart, Nobelpreisträger für Chemie an der Northwestern University 2006, fügte hinzu: "Mechanische Bindungen wurden zum ersten Mal in einer energiespeicherumgebung wiederhergestellt. Das KAIST-Team verwendete das mechanische Bindemittel geschickt im Gleitring Polystyrol, im α-Ring Dies ist ein Durchbruch bei der Leistung von Lithium-Ionen-Batterien auf dem Markt. Wenn Riemenscheibenpolymere mit mechanischen Klebstoffen herkömmliche Materialien durch nur einzelne chemische Bindungen ersetzen, hat diese physikalische Bindung einen sehr signifikanten Einfluss auf die Leistung von Materialien und Ausrüstung. "

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