伊利諾伊大學的研究人員已經發現了一種將自愈技術應用于鋰離子電池的方法，可以使大(da)大(da)增加(jia)電池的可靠(kao)性(xing)，并且(qie)擁有(you)更長的循環(huan)壽命。

　　研(yan)究小組制作了一種(zhong)電池(chi)，該(gai)電池(chi)負極采用了硅(gui)納(na)米(mi)顆粒復合材(cai)料，并(bing)且將復合材(cai)料保持(chi)高(gao)度的(de)穩定性，而(er)穩定性正(zheng)是硅(gui)負極電池(chi)所面(mian)臨的(de)困境(jing)。

　　該研(yan)究(jiu)由材料(liao)(liao)(liao)科學和工程(cheng)教授Nancy Sottos和航(hang)空航(hang)天工程(cheng)教授Scott White一起發表(biao)(biao)在Advanced Energy Materials雜志上。Scott White 表(biao)(biao)示(shi)：“這項(xiang)工作對于自我修復材料(liao)(liao)(liao)研(yan)究(jiu)尤(you)其新穎(ying)，因為它(ta)適用(yong)于儲存(cun)能(neng)(neng)量的材料(liao)(liao)(liao)。這是(shi)超越以(yi)往思(si)維的，因為不僅(jin)僅(jin)是(shi)恢復結構性能(neng)(neng)，而是(shi)使(shi)材料(liao)(liao)(liao)自我愈(yu)合其存(cun)儲的能(neng)(neng)量。”

　　電動汽車和便攜式裝置的鋰離子電池負極通(tong)常由石墨顆粒復合材料(liao)制成。即使這些電(dian)(dian)池(chi)工作(zuo)良(liang)好，他們(men)需要很長時間(jian)(jian)充(chong)電(dian)(dian)，而且隨著(zhu)時間(jian)(jian)的推移，電(dian)(dian)池(chi)的續(xu)航(hang)時間(jian)(jian)會(hui)不(bu)斷減少，因為(wei)電(dian)(dian)池(chi)已經不(bu)再是(shi)新(xin)的了(le)。

　　Sottos表(biao)示，硅(gui)具有十倍于石墨的(de)(de)理論能(neng)量密度，可以(yi)(yi)讓(rang)電(dian)池(chi)儲存更多(duo)的(de)(de)能(neng)源(yuan)，但是硅(gui)的(de)(de)膨(peng)脹(zhang)收縮會導致它(ta)的(de)(de)粉化(hua)，這(zhe)是硅(gui)負極最為(wei)致命的(de)(de)缺陷。以(yi)(yi)前的(de)(de)研究發現，由(you)納米尺(chi)寸的(de)(de)硅(gui)顆粒開(kai)發的(de)(de)電(dian)池(chi)陽極不太可能(neng)發生分(fen)解(jie)，但會遭遇(yu)其他問題。比如，經(jing)過多(duo)次的(de)(de)充(chong)放電(dian)循環，最終(zhong)電(dian)池(chi)將喪失性(xing)能(neng)，因為(wei)硅(gui)顆粒開(kai)始脫(tuo)離(li)粘合劑。

　　該小組通(tong)過(guo)進一步細化硅(gui)(gui)負極，并賦予硅(gui)(gui)納米(mi)顆粒(li)在運行中自(zi)行固(gu)定的(de)能力來解(jie)決這個問題。這種自(zi)我(wo)修復是通(tong)過(guo)在聚合(he)物粘(zhan)合(he)劑(ji)和硅(gui)(gui)納米(mi)顆粒(li)之間界面(mian)處的(de)可逆化學鍵實現(xian)的(de)。這種動態重新(xin)結(jie)合(he)的(de)過(guo)程基本上將硅(gui)(gui)顆粒(li)和聚合(he)物粘(zhan)合(he)劑(ji)牢(lao)牢(lao)保持在一起(qi)，顯著提高了硅(gui)(gui)負極電池(chi)的(de)使用壽命。

　　研(yan)究人員還表示，他們接下來將研(yan)究這(zhe)種自愈(yu)技術(shu)如(ru)何(he)在固態電池中起(qi)作用，以期(qi)研(yan)發更加安全的電池。

　　目(mu)前(qian)，這項(xiang)研(yan)究(jiu)已(yi)經得(de)到了能源前(qian)沿研(yan)究(jiu)中(zhong)心(xin)的(de)支持，該研(yan)究(jiu)中(zhong)心(xin)由美國能源部科(ke)學(xue)與技(ji)術基金會資助。

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