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  • 新型BP共聚物粘合剂可有效延长锂电池寿命

      得益于日本科学家发现的新型粘合剂材料,可充电电池的使用寿命有望得到显著改善。与传统材料相比,新材料在锂电池性能方面也取得了激动人心的进步。研究团队在近日于《ACS 应用能源材料》期刊上发表的一篇文章中指出,新设计可较传统方案更有效地维持电池的循环充放电性能。

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    采用石墨负极共聚物粘合剂的新型锂离子电池(图自:JAIST)

      对于智能手机和电动汽车用户来说,这项突破有助于大幅延长电池的循环充放电性能。而不像当前的智能机电池一样,用个两年就发生严重的容量缩减。

      考虑到电池内部有许多可移动的部件,日本科学技术高等研究院(KAIST)的这项研究,也将重点放在了一种共聚物粘合剂上。

      通过将锂电池石墨阳极的颗粒凝聚在一起,并使之与集电器接触,新材料可以维持阳极的长期高效发挥。

      作为对比,当前普遍采用的锂电池粘合剂,是由聚偏二氟乙烯(PVDF)制成的。通过坚持不懈的探索,研究人员终于找到了一种更高效的替代品。

      据悉,这种新型粘合剂由一种被称作“双亚氨基-ac 醌-对苯撑”的共聚物制成。

      在将其用于实验性的半电池组件之后,实测发现它能够与集电器高效结合,同时对锂电池阳极加以更好的保护。

      实验期间,研究团队还观察到了诸多实质性的性能提升,且即便经历了高频次的充放电周期,其容量仍可维持在相当高的水平。

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    过去 30 年间,石墨一直稳占锂离子电池的负极。

      带领这项研究的 Noriyoshi Matsumi 教授表示:“使用 PVDF 作为粘合剂的半电池,可在大约 500 次充放电循环后保持 65% 的原始容量。但换用 BP 共聚物之后,其可在 1700 次循环后维持高达 95% 的原始容量”。

      研究团队指出,这得益于 BP 共聚物具有的更好的机械稳定性、以及对阳极和集电器拥有更强的附着力。显微图像表明,新材料仅会在 1700 次循环后呈现微小的裂纹,而传统 PVDF 粘合剂则在 500 次循环后呈现了更大的裂纹。

      展望未来,我们或在长寿命智能机、EV 动力电池、人造器官等领域看到它的身影。不过在看到新材料被广泛应用于电子设备之前,研究团队仍需加以大量的设计改进。

      有关这项研究的详情,已经发表于近日出版的美国化学学会《应用能源材料》(ACS Applied Energy Materials)期刊上。

      原标题为《Bis-imino-acenaphthenequinone-Paraphenylene-Type Condensation Copolymer Binder for Ultralong Cyclable Lithium-Ion Rechargeable Batteries》。

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