Перформансе литијумских батерија су постепено пробијене

Перформансе литијумских батерија су постепено пробијене

Силицијумске аноде су привукле велику пажњу у индустрији батерија. У поређењу салитијум-јонске батеријеКоришћењем графитних анода, могу да обезбеде 3-5 пута већи капацитет. Већи капацитет значи да ће батерија трајати дуже након сваког пуњења, што може значајно продужити домет вожње електричних возила. Иако је силицијум обилан и јефтин, циклуси пуњења и пражњења Si анода су ограничени. Током сваког циклуса пуњења и пражњења, њихова запремина ће се значајно проширити, па чак и њихов капацитет ће се смањити, што ће довести до ломљења честица електроде или одвајања филма електроде.

Тим KAIST-а, предвођен професором Јанг Вук Чоијем и професором Алијем Коскуном, објавио је 20. јула молекуларни лепак за ременице за литијум-јонске батерије великог капацитета са силицијумским анодама.

Тим KAIST-а је интегрисао молекуларне котурнице (назване полиротаксани) у везива електрода батерије, укључујући додавање полимера електродама батерије како би се електроде причврстиле за металне подлоге. Прстенови у полиротану су ушрафљени у полимерни скелет и могу се слободно кретати дуж скелета.

Прстенови у полиротану могу се слободно кретати са променом запремине силицијумских честица. Клизни прстенови могу ефикасно задржати облик силицијумских честица, тако да се оне неће распасти у процесу континуиране промене запремине. Важно је напоменути да чак и згњечене силицијумске честице могу остати коалесцентне због високе еластичности полиротанских лепкова. Функција нових лепкова је у оштрој супротности са функцијом постојећих лепкова (обично једноставни линеарни полимери). Постојећи лепкови имају ограничену еластичност и стога не могу чврсто да одрже облик честица. Претходни лепкови могу расути згњечене честице и смањити или чак изгубити капацитет силицијумских електрода.

Аутор сматра да је ово одлична демонстрација важности фундаменталних истраживања. Полиротаксан је прошле године освојио Нобелову награду за концепт „механичких веза“. „Механичко везивање“ је новодефинисани концепт који се може додати класичним хемијским везама, као што су ковалентне везе, јонске везе, координационе везе и металне везе. Дугорочна фундаментална истраживања постепено се баве дугогодишњим изазовима технологије батерија неочекиваном брзином. Аутори су такође поменули да тренутно раде са великим произвођачем батерија како би интегрисали своје молекуларне котурнице у стварне батеријске производе.

Сер Фрејзер Стодарт, добитник Нобелове награде за хемију за 2006. годину на Универзитету Нортвестерн, додао је: „Механичке везе су се први пут опоравиле у окружењу за складиштење енергије. Тим KAIST-а је вешто користио механичка везива у полиротаксанима са клизним прстеновима и функционализовани алфа-циклодекстрин спирални полиетилен гликол, означавајући пробој у перформансама литијум-јонских батерија на тржишту, када се агрегати у облику ременице са механичким везивима. Једињења замењују конвенционалне материјале са само једном хемијском везом, што ће имати значајан утицај на својства материјала и опреме.“


Време објаве: 10. март 2023.