Litija bateriju veiktspēja ir pakāpeniski sabojāta

Litija bateriju veiktspēja ir pakāpeniski sabojāta

Silīcija anodi ir piesaistījuši lielu uzmanību akumulatoru nozarē. Salīdzinot arlitija jonu akumulatoriIzmantojot grafīta anodus, tie var nodrošināt 3–5 reizes lielāku ietilpību. Lielāka ietilpība nozīmē, ka akumulators kalpos ilgāk pēc katras uzlādes, kas var ievērojami pagarināt elektrotransportlīdzekļu nobraucamo attālumu. Lai gan silīcijs ir plaši pieejams un lēts, Si anodu uzlādes un izlādes cikli ir ierobežoti. Katra uzlādes un izlādes cikla laikā to tilpums ievērojami palielināsies un pat samazināsies to kapacitāte, kas novedīs pie elektrodu daļiņu plīsuma vai elektrodu plēves atslāņošanās.

KAIST komanda profesora Čana Vuka Čoja un profesora Ali Koskuna vadībā 20. jūlijā ziņoja par molekulāro skriemeļu līmi lielas ietilpības litija jonu akumulatoriem ar silīcija anodiem.

KAIST komanda integrēja molekulāros skriemeļus (sauktus par polirotaksāniem) akumulatoru elektrodu saistvielās, tostarp pievienojot akumulatoru elektrodiem polimērus, lai piestiprinātu elektrodus pie metāla substrātiem. Polirotāna gredzeni ir ieskrūvēti polimēra skeletā un var brīvi pārvietoties pa skeletu.

Polirotāna gredzeni var brīvi kustēties, mainoties silīcija daļiņu tilpumam. Gredzenu slīdēšana var efektīvi saglabāt silīcija daļiņu formu, lai tās nesadalītos nepārtrauktā tilpuma maiņas procesā. Jāatzīmē, ka pat sasmalcinātas silīcija daļiņas var saglabāt saplūšanu, pateicoties polirotāna līmju augstajai elastībai. Jauno līmju funkcija krasi atšķiras no esošo līmju (parasti vienkāršu lineāru polimēru) funkcijas. Esošajām līmēm ir ierobežota elastība, un tāpēc tās nevar stingri saglabāt daļiņu formu. Iepriekšējās līmes var izkliedēt sasmalcinātas daļiņas un samazināt vai pat zaudēt silīcija elektrodu kapacitāti.

Autors uzskata, ka tas ir lielisks pierādījums fundamentālo pētījumu nozīmei. Polirotaksāns pagājušajā gadā ieguva Nobela prēmiju par "mehānisko saišu" koncepciju. "Mehāniskā saite" ir jaunizveidots jēdziens, ko var pievienot klasiskajām ķīmiskajām saitēm, piemēram, kovalentajām saitēm, jonu saitēm, koordinācijas saitēm un metālu saitēm. Ilgtermiņa fundamentālie pētījumi pakāpeniski risina akumulatoru tehnoloģiju ilgstošās problēmas negaidītā tempā. Autori arī minēja, ka pašlaik viņi sadarbojas ar lielu akumulatoru ražotāju, lai integrētu viņu molekulāros skriemeļus reālos akumulatoru produktos.

Sers Freizers Stoddarts, 2006. gada Nobela laureāta ķīmijas balvas ieguvējs Ziemeļrietumu universitātē, piebilda: “Mehāniskās saites pirmo reizi ir atjaunojušās enerģijas uzkrāšanas vidē. KAIST komanda prasmīgi izmantoja mehāniskās saistvielas slīdgredzenu polirotaksānos un funkcionalizētā alfa-ciklodekstrīna spirālveida polietilēnglikolā, iezīmējot izrāvienu litija jonu akumulatoru veiktspējā tirgū, kad skriemeļa formas agregāti apvienojas ar mehāniskām saistvielām. Savienojumi aizstāj tradicionālos materiālus tikai ar vienu ķīmisko saiti, kas būtiski ietekmēs materiālu un iekārtu īpašības.”


Publicēšanas laiks: 2023. gada 10. marts