日本科学家研发新型粘合剂可大大提高锂离子电池性能及寿命

07月13日

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,日本的一个研究团队日前又发表了一项特别有前景的研究成果:通过用实验材料取代传统材料,科学家们在锂电池性能方面取得了令人兴奋的进展。

据悉,该团队的新设计被证明能够更有效地维持电池寿命,为电动汽车和智能手机提供更长时间的动力,而不会过早退化。

众所周知,智能手机电池的性能会随着时间的推移逐渐降低。其中的关键原因之一就是,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聚偏二氟乙烯(PVDF),但它存在缺点,与理想的材料相去甚远。

此次,日本科学家们研发出了一种由双亚氨基-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性能提升,主要是在多次充电循环中保持容量的能力。

具体而言,首先,与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。第三,BP共聚物不容易与电解质发生反应,大大避免降解。

该研究主要作者、北陆先端科学技术大学院大学(Japan Advanced Institute of Science and Technology,简称JAIST)教授Noriyoshi Matsumi表示:“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。”

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粘合剂的图像则显示,仅经过500次循环后,就出现了大裂纹。

研究人员还称,在这种新型粘合剂正式进入电子设备之前,还需要做更多的工作,但该团队预计有一天它会应用于各种各样的应用,包括寿命更长的智能手机、电动汽车和人造器官。

不论如何,此项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。

正如Matsumi教授所说:“发明耐用电池将有助于开发出更可靠且可长期使用的产品,从而鼓励消费者购买昂贵的电池产品,如可长期使用的电动汽车。”