Prestasi Bateri Litium Telah Diatasi Secara Beransur-ansur

Prestasi Bateri Litium Telah Diatasi Secara Beransur-ansur

Anod silikon telah menarik perhatian yang besar dalam industri bateri. Berbanding denganbateri litium-ionMenggunakan anod grafit, ia boleh menyediakan kapasiti 3-5 kali ganda lebih besar. Kapasiti yang lebih besar bermakna bateri akan tahan lebih lama selepas setiap cas, yang boleh memanjangkan jarak pemanduan kenderaan elektrik dengan ketara. Walaupun silikon banyak dan murah, kitaran cas-nyahcas anod Si adalah terhad. Semasa setiap kitaran cas-nyahcas, isipadu anod akan berkembang dengan ketara, malah kapasitansnya akan menurun, yang akan menyebabkan keretakan zarah elektrod atau penyingkiran filem elektrod.

Pasukan KAIST, yang diketuai oleh Profesor Jang Wook Choi dan Profesor Ali Coskun, melaporkan pada 20 Julai pelekat takal molekul untuk bateri ion litium berkapasiti besar dengan anod silikon.

Pasukan KAIST telah menggabungkan takal molekul (dipanggil polirotaksana) ke dalam pengikat elektrod bateri, termasuk menambah polimer pada elektrod bateri untuk melekatkan elektrod pada substrat logam. Cincin dalam polirotana diskrukan ke dalam rangka polimer dan boleh bergerak bebas di sepanjang rangka.

Cincin dalam polirotana boleh bergerak bebas dengan perubahan isipadu zarah silikon. Gelinciran cincin boleh mengekalkan bentuk zarah silikon dengan berkesan, supaya ia tidak akan hancur dalam proses perubahan isipadu yang berterusan. Perlu diperhatikan bahawa zarah silikon yang dihancurkan pun boleh kekal bercantum disebabkan oleh keanjalan pelekat polirotana yang tinggi. Fungsi pelekat baharu adalah sangat berbeza dengan pelekat sedia ada (biasanya polimer linear mudah). Pelekat sedia ada mempunyai keanjalan yang terhad dan oleh itu tidak dapat mengekalkan bentuk zarah dengan kukuh. Pelekat sebelumnya boleh menyerakkan zarah yang dihancurkan dan mengurangkan atau kehilangan kapasiti elektrod silikon.

Penulis percaya bahawa ini merupakan demonstrasi yang sangat baik tentang kepentingan penyelidikan asas. Polyrotaxane memenangi Hadiah Nobel tahun lepas untuk konsep "ikatan mekanikal". "Ikatan mekanikal" ialah konsep yang baru ditakrifkan yang boleh ditambah kepada ikatan kimia klasik, seperti ikatan kovalen, ikatan ionik, ikatan koordinasi dan ikatan logam. Penyelidikan asas jangka panjang secara beransur-ansur menangani cabaran teknologi bateri yang berpanjangan pada kadar yang tidak dijangka. Penulis juga menyebut bahawa mereka sedang bekerjasama dengan pengeluar bateri yang besar untuk mengintegrasikan takal molekul mereka ke dalam produk bateri sebenar.

Sir Fraser Stoddart, pemenang Anugerah Kimia Noble Laureate 2006 di Universiti Northwestern, menambah: “Ikatan mekanikal telah pulih buat kali pertama dalam persekitaran penyimpanan tenaga. Pasukan KAIST dengan mahir menggunakan pengikat mekanikal dalam polirotaxana gelang gelincir dan polietilena glikol lingkaran alfa-siklodekstrin berfungsi, menandakan satu kejayaan dalam prestasi bateri litium-ion di pasaran, apabila agregat berbentuk takal bergabung dengan pengikat mekanikal. Sebatian menggantikan bahan konvensional dengan hanya satu ikatan kimia, yang akan memberi impak yang ketara terhadap sifat bahan dan peralatan.


Masa siaran: 10-Mac-2023