聚合物「滑輪」可提高鋰離子電池性能

高彈性聚輪烷-聚丙烯酸聚合物在充電和放電時它們一起膨脹和收縮，將硅微粒保持在一起

鋰離子電池作為一種二次充電電池，在現代電子產品中佔據重要的一席之地。我們每天離不開的手機和電腦，都要依靠鋰離子電池才能使用。

研究發現，用硅基版本更換商業鋰離子電池中的陽極，電池所容納的電量得到了很大的提高。然而，陽極電池在充放電時會大量膨脹和收縮，因此硅陽極的開發存在很多難點，會使陽極中的顆粒分解，進而導致電池失效。

研究人員設計了一種獨特的聚合物網路，它由包含機械鍵的聚輪烷共價連接的常規線性聚合物聚丙烯酸製成。

在聚輪烷中，胺官能化的聚乙二醇鏈穿過許多環糊精環。在電池充電期間，隨著硅陽極膨脹，這個環會像「滑輪」一樣自由地沿鏈條滑動，以消耗應力。研究人員表明，分子網顯示出優異的彈性，能耐受高達約400％的應變。

現階段，研究人員正在與一家著名的電池製造商合作，測試其實際電池產品上的聚合物滑輪系統。

機械聚合物系統作為電池在放電期間將陽極中的硅微粒放鬆

機械聚合物系統作為電池充電拉拽以將陽極中的硅微粒保持在一起

Coskun說，成本低和可加工性高是使用這種聚合物網路的兩個主要優點。該團隊能夠製造出具有硅微粒的陽極，這種硅微粒與較小且更常用的硅納米粒子相比，更容易製造且成本更低。

此外，與通常用於硅陽極的20％聚合物粘合劑相比，新型聚合物僅占陽極重量的10％，粘合劑佔比大大降低。

西北大學的J.Fraser Stoddart獲得了2016年度諾貝爾獎，評價這一發現為「機械組合結構首次在能源儲存環境中起到了重要作用。」他認為，作者對聚輪烷巧妙的使用「標誌著市場上鋰離子電池性能的突破」。

來源：最有料高料聯盟廈大站- Jalice-翻譯

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