久久精品免费观看_欧美日韩精品电影_91看片一区_日日夜夜天天综合

 簡介：

日本科學家開發出一種新型粘合劑材料，即使在1700次循環后，該材料也可以保護鋰離子電池的石墨陽極免于降解。

正文：

鋰離子電池的容量會隨著時間的流逝而降低，部分原因是保護石墨陽極的粘結劑的降解。為了解決這個問題，日本科學技術大學的科學家正在研究一種新型的共聚物粘合劑，即使在超過1700次充電循環后，它也可以將陽極的容量保持在其原始值的95％。他們的發現可以大大延長電動汽車，人造器官和消費電子產品的電池壽命。

擁有智能手機已超過一年的人最有可能意識到其內置的鋰（Li）離子電池所容納的電量不及該設備新時的電量。鋰離子電池的退化是一個嚴重的問題，極大地限制了便攜式電子設備的使用壽命，從而間接導致大量污染和經濟損失。除此之外，鋰離子電池不是很耐用的事實為電動汽車和可再生能源市場提供了巨大的障礙。考慮到這些問題的嚴重性，研究人員一直在積極尋求改進鋰離子電池最新設計的方法也就不足為奇了。

鋰離子電池容量隨時間下降的主要原因之一是廣泛使用的石墨陽極（電池的負極端子）的退化。陽極與陰極（或正極端子）和電解質（或在兩個端子之間攜帶電荷的介質）一起提供了一個環境，在該環境中可以發生用于電池充電和放電的電化學反應。但是，石墨需要粘合劑以防止其隨著使用而散落。當今使用最廣泛的粘合劑，聚偏二氟乙烯（PVDF）具有一系列缺點，使其與理想材料相去甚遠。

為了解決這些問題，日本高級科學技術研究院（JAIST）的一組研究人員正在研究一種由雙亞氨基烯對苯二酚對苯撐（BP）共聚物制成的新型粘合劑。他們的最新研究發表在ACS Applied Energy Materials上，由松井紀良教授領導，還包括Tatsuo Kaneko教授，Rajashekar Badam高級講師，博士生Agman Gupta和前博士后研究員Aniruddha Nag。

那么，在哪些方面，BP共聚物的性能優于傳統的石墨陽極用PVDF粘合劑？首先，BP粘合劑具有明顯更好的機械穩定性和對陽極的附著力。這部分是由于雙亞氨基烯醌基團與石墨之間的所謂π-π相互作用，也歸因于共聚物的配體與電池銅集電器的良好粘合。其次，BP共聚物不僅比PVDF導電得多，而且還形成了更薄的導電固體電解質界面，且電阻較小。第三，BP共聚物不容易與電解質反應，這也極大地防止了其降解。

用于鋰離子電池石墨陽極的新型共聚物粘合劑

（BP共聚物具有多項優勢，在穩定性和耐用性方面均領先于傳統PVDF粘合劑。圖片提供：日本科學技術大學的松本紀良（Noriyoshi Matsumi））

研究人員通過實驗測量證明，所有這些優點相結合，導致了一些重大的性能改進。“使用PVDF作為粘合劑的半電池在約500次充放電循環后僅顯示其原始容量的65％，而使用BP共聚物作為粘合劑的半電池在經過1700次這樣的循環后顯示出95％的容量保持率”，松見教授強調說。基于BP共聚物的半電池還顯示出非常高和穩定的庫侖效率，這種方法可以比較給定周期內流入和流出電池的電荷量；這也表明循環前后用掃描電子顯微鏡拍攝的粘合劑圖像顯示，在BP共聚物上僅形成了微小的裂紋，而在PVDF上僅形成了很小的裂紋，不到總數的三分之一循環數。

這項研究的理論和實驗結果將為開發持久的鋰離子電池鋪平道路。反過來，這可能會產生深遠的經濟和環境后果，正如Matsumi教授解釋的那樣：“耐用電池的實現將有助于開發可長期使用的更可靠的產品。這將鼓勵消費者購買更昂貴的電池。基于資產像電動汽車，這將被用于許多年。 “他還評論說，耐久的電池將是那些依賴人工器官，如患者有某些心臟疾病的好消息。當然，考慮到每天使用和充電多少智能手機，平板電腦和筆記本電腦，普通民眾也將從中受益。

電極粘合劑的進一步發展有望使我們更接近耐用的電池產品和更綠色的未來。這項研究得到了JST-Mirai計劃的資助（授予的專利號JP18077239）

參考文獻：Bis-imino-acenaphthenequinone-Paraphenylene-Type Condensation Copolymer Binder for Ultralong Cyclable Lithium-Ion Rechargeable Batteries，ACS Applied Energy Materials，DOI:10.1021/acsaem.0c02742

本文資料來源：日本高級科學技術研究院（JAIST），僅供參考學習。