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日本科学家开发新技术解决锂电池最大问题

2021-03-15 10:16:38 IT之家

据外媒Eurekaalert报道,来自日本的科研团队研发了一种新型电池负极材料,可使电池在超过1700次充放电循环后依然保持95%的容量,这款新材料可以使锂电池能够满负荷工作5年。

IT之家了解到,锂电池是大多数电子设备的动力来源,但它有一个重大缺陷。这种电池在一年后开始失去充满电的能力,并且随着时间的推移继续下降。电池储电能力退化限制了手机、平板电脑甚至部分电动汽车的使用寿命,在使用几年后就需要频繁连接电源充电器。导致电池储电能力退化的关键原因,就是广泛使用的石墨阳极(即电池负极)的退化。为了防止使用石墨时发生裂变,需要给石墨添加粘合剂。如今使用最广泛的粘合剂是PVDF(聚偏二氟乙烯),但它寿命并不长。

日本的北陆先端科学技术大学院大学的教授Noriyoshi Matsumi带领一个科学团队开发了一种由双亚氨基-萘醌-对亚苯基(BP)共聚物制造的新型粘合剂,并在实验过程中观察到了一些实质性的提升,主要是提升了在多次充电循环中保持容量的能力。

与传统的PVDF粘合剂相比,BP粘合剂可为负极提供更好的粘合性和机械稳定性。其次,BP共聚物相比PVD更具导电性,并可产生一个更薄、且电阻更小的导电固体电解质界面。同时BP共聚物不容易与电解质发生反应,大大避免降解。

 

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“使用PVDF作为粘合剂的半电池在约500次充放电循环后仅剩原始容量的 65%,而使用BP共聚物作为粘合剂的半电池在经过1700次充放电循环后仍具有95%的容量。” Noriyoshi Matsumi教授介绍道。

从实验过程来看,BP粘合剂的显微图像显示,经过1700次循环后,只出现了微小裂纹,而PVDF粘合剂的显微图像则显示,仅经过500次循环后,就出现了较大裂纹。

IT之家了解到,这个研究实验和理论结果都将为设计耐用的锂离子电池提供新的方法,从而产生深远的环境和经济效应。“发明耐用电池将有助于开发出更可靠且可以长期使用的产品,从而鼓励消费者购买昂贵的电池产品,例如可长期使用的电动汽车。”Noriyoshi Matsumi教授说。




责任编辑: 李颖

标签: 日本新技术 锂电池

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