日本科學(xué)家開發(fā)新技術(shù)解決鋰電池最大問題

據(jù)外媒Eurekaalert報(bào)道，來自日本的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種新型電池負(fù)極材料，可使電池在超過1700次充放電循環(huán)后依然保持95%的容量，這款新材料可以使鋰電池能夠滿負(fù)荷工作5年。

IT之家了解到，鋰電池是大多數(shù)電子設(shè)備的動(dòng)力來源，但它有一個(gè)重大缺陷。這種電池在一年后開始失去充滿電的能力，并且隨著時(shí)間的推移繼續(xù)下降。電池儲(chǔ)電能力退化限制了手機(jī)、平板電腦甚至部分電動(dòng)汽車的使用壽命，在使用幾年后就需要頻繁連接電源充電器。導(dǎo)致電池儲(chǔ)電能力退化的關(guān)鍵原因，就是廣泛使用的石墨陽極(即電池負(fù)極)的退化。為了防止使用石墨時(shí)發(fā)生裂變，需要給石墨添加粘合劑。如今使用最廣泛的粘合劑是PVDF(聚偏二氟乙烯)，但它壽命并不長(zhǎng)。

日本的北陸先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)的教授Noriyoshi Matsumi帶領(lǐng)一個(gè)科學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種由雙亞氨基-萘醌-對(duì)亞苯基(BP)共聚物制造的新型粘合劑，并在實(shí)驗(yàn)過程中觀察到了一些實(shí)質(zhì)性的提升，主要是提升了在多次充電循環(huán)中保持容量的能力。

與傳統(tǒng)的PVDF粘合劑相比，BP粘合劑可為負(fù)極提供更好的粘合性和機(jī)械穩(wěn)定性。其次，BP共聚物相比PVD更具導(dǎo)電性，并可產(chǎn)生一個(gè)更薄、且電阻更小的導(dǎo)電固體電解質(zhì)界面。同時(shí)BP共聚物不容易與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，大大避免降解。

“使用PVDF作為粘合劑的半電池在約500次充放電循環(huán)后僅剩原始容量的 65%，而使用BP共聚物作為粘合劑的半電池在經(jīng)過1700次充放電循環(huán)后仍具有95%的容量。” Noriyoshi Matsumi教授介紹道。

從實(shí)驗(yàn)過程來看，BP粘合劑的顯微圖像顯示，經(jīng)過1700次循環(huán)后，只出現(xiàn)了微小裂紋，而PVDF粘合劑的顯微圖像則顯示，僅經(jīng)過500次循環(huán)后，就出現(xiàn)了較大裂紋。

IT之家了解到，這個(gè)研究實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果都將為設(shè)計(jì)耐用的鋰離子電池提供新的方法，從而產(chǎn)生深遠(yuǎn)的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。“發(fā)明耐用電池將有助于開發(fā)出更可靠且可以長(zhǎng)期使用的產(chǎn)品，從而鼓勵(lì)消費(fèi)者購(gòu)買昂貴的電池產(chǎn)品，例如可長(zhǎng)期使用的電動(dòng)汽車。”Noriyoshi Matsumi教授說。