Prestasi Bateri Litium Telah Dipecahkan Secara Berperingkat

Prestasi Bateri Litium Telah Dipecahkan Secara Berperingkat

Anod silikon telah menarik perhatian besar dalam industri bateri.Berbanding denganbateri litium-ionmenggunakan anod grafit, mereka boleh memberikan kapasiti 3-5 kali lebih besar.Kapasiti yang lebih besar bermakna bateri akan bertahan lebih lama selepas setiap pengecasan, 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, volumnya akan diperluas dengan banyak, malah kapasitinya akan menurun, yang akan membawa kepada keretakan zarah elektrod atau penembusan filem elektrod.

Pasukan KAIST, 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 menyepadukan takal molekul (dipanggil polyrotaxanes) ke dalam pengikat elektrod bateri, termasuk menambahkan polimer pada elektrod bateri untuk memasang elektrod pada substrat logam.Gelang dalam polirotana disru ke dalam rangka polimer dan boleh bergerak bebas di sepanjang rangka.

Gelang 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 walaupun zarah silikon yang dihancurkan boleh kekal bersatu kerana keanjalan tinggi pelekat polirotana.Fungsi pelekat baru adalah berbeza dengan pelekat sedia ada (biasanya polimer linear mudah).Pelekat sedia ada mempunyai keanjalan 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 adalah 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 telah lama wujud pada kadar yang tidak dijangka.Penulis juga menyebut bahawa mereka sedang bekerja dengan pengeluar bateri yang besar untuk mengintegrasikan takal molekul mereka ke dalam produk bateri sebenar.

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


Masa siaran: Mac-10-2023