Ang Pagganap ng mga Baterya ng Lithium ay Unti-unting Nabago

Ang Pagganap ng mga Baterya ng Lithium ay Unti-unting Nabago

Ang mga silicone anode ay nakakuha ng malaking atensyon sa industriya ng baterya. Kung ikukumpara samga bateryang lithium-ionGamit ang mga graphite anode, makakapagbigay ang mga ito ng 3-5 beses na mas malaking kapasidad. Ang mas malaking kapasidad ay nangangahulugan na mas tatagal ang baterya pagkatapos ng bawat pag-charge, na maaaring makabuluhang mapalawak ang distansya ng pagmamaneho ng mga de-kuryenteng sasakyan. Bagama't sagana at mura ang silicon, limitado ang mga charge-discharge cycle ng mga Si anode. Sa bawat charge-discharge cycle, ang kanilang volume ay lubos na lalawak, at maging ang kanilang capacitance ay bababa, na hahantong sa pagkabali ng mga particle ng electrode o sa delamination ng electrode film.

Ang pangkat ng KAIST, sa pangunguna nina Propesor Jang Wook Choi at Propesor Ali Coskun, ay nag-ulat noong ika-20 ng Hulyo ng isang molecular pulley adhesive para sa malalaking kapasidad ng mga baterya ng lithium ion na may mga silicon anode.

Isinama ng pangkat ng KAIST ang mga molecular pulley (tinatawag na polyrotaxanes) sa mga battery electrode binder, kabilang ang pagdaragdag ng mga polymer sa mga battery electrode upang ikabit ang mga electrode sa mga metal substrate. Ang mga singsing sa polyrotane ay naka-screw sa polymer skeleton at malayang nakakagalaw sa skeleton.

Ang mga singsing sa polyrotane ay malayang nakakagalaw kasabay ng pagbabago ng volume ng mga silicon particle. Ang slip of rings ay epektibong nakapagpapanatili ng hugis ng mga silicon particle, upang hindi ito magkahiwa-hiwalay sa patuloy na proseso ng pagbabago ng volume. Kapansin-pansin na kahit ang mga dinurog na silicon particle ay maaaring manatiling magkakaugnay dahil sa mataas na elastisidad ng mga polyrotane adhesive. Ang gamit ng mga bagong adhesive ay lubhang naiiba sa mga umiiral na adhesive (karaniwan ay mga simpleng linear polymer). Ang mga umiiral na adhesive ay may limitadong elastisidad at samakatuwid ay hindi kayang mapanatili nang matatag ang hugis ng particle. Ang mga nakaraang adhesive ay maaaring magkalat ng mga dinurog na particle at mabawasan o mawalan pa nga ng kapasidad ng mga silicon electrode.

Naniniwala ang may-akda na ito ay isang mahusay na demonstrasyon ng kahalagahan ng pangunahing pananaliksik. Nanalo ang Polyrotaxane ng Nobel Prize noong nakaraang taon para sa konsepto ng "mechanical bonds". Ang "mechanical bonding" ay isang bagong konsepto na maaaring idagdag sa mga klasikong kemikal na bond, tulad ng mga covalent bond, ionic bond, coordination bond at metal bond. Unti-unting tinutugunan ng pangmatagalang pangunahing pananaliksik ang matagal nang mga hamon ng teknolohiya ng baterya sa hindi inaasahang bilis. Nabanggit din ng mga may-akda na kasalukuyan silang nakikipagtulungan sa isang malaking tagagawa ng baterya upang maisama ang kanilang mga molecular pulley sa mga aktwal na produkto ng baterya.

Dagdag pa ni Sir Fraser Stoddart, nagwagi ng 2006 Noble Laureate Chemistry Award sa Northwestern University: “Ang mga mekanikal na bono ay nakabawi sa unang pagkakataon sa isang kapaligirang imbakan ng enerhiya. Mahusay na ginamit ng pangkat ng KAIST ang mga mekanikal na binder sa mga slip-ring polyrotaxanes at functionalized alpha-cyclodextrin spiral polyethylene glycol, na nagmamarka ng isang tagumpay sa pagganap ng mga baterya ng lithium-ion sa merkado, kapag ang mga hugis-pulley na aggregate ay nakikipagtulungan sa mga mekanikal na binder. Pinapalitan ng mga compound ang mga kumbensyonal na materyales ng isang kemikal na bono lamang, na magkakaroon ng malaking epekto sa mga katangian ng mga materyales at kagamitan.”


Oras ng pag-post: Mar-10-2023