這項技術(shù)的秘訣是為電極包復(fù)一層有彈性的聚合物,當(dāng)電極在電池充放電過程中出現(xiàn)微小裂縫時,這層保護膜可捆住電極、讓縫隙自行修復(fù)。
過度充放電導(dǎo)致鋰電池壽命縮短?由史丹佛大學(xué)和美國能源部實驗室最新開發(fā)出的“自愈”電極
史丹佛大學(xué)博士后研究員暨研究報告共同主要作者Chao Wang表示,對動植物而言,自癒能力是存活、延長壽命的重要機制,本份研究希望讓鋰電池擁有類似的能力,以便延長電池壽命。
Wang工作的實驗室主持人為史丹佛大學(xué)教授Zhenan Bao,他的團隊主要從事彈性電子貼皮(electronic skin)的研發(fā)作業(yè),主要應(yīng)用于機器人、感應(yīng)器、義肢等產(chǎn)品。Bao表示,硅電極(silicon electrode)若包復(fù)了具有自癒機制的聚合物,則壽命將可延長10倍。而這種自癒聚合物只要花上幾小時就能修復(fù)任何裂縫。
與Bao共同帶領(lǐng)這項研究的史丹佛大學(xué)副教授Yi Cui則表示,他們開發(fā)出的鋰電池原型還算實用,目前電池容量不會減少的充放電次數(shù)為100次。Cui說,未來應(yīng)可朝手機充放電500次、電動車充放電3,000次后,鋰電池容量皆不會下降的目標(biāo)邁進。這種包復(fù)聚合物的硅電極,由于材料容易取得,因此也是第一個有機會商業(yè)化的解決方案。
全球的科學(xué)家目前都在尋找可讓鋰電池陰極儲存更多能量的方法,以便在減輕重量的同時還能提高儲存效能。
目前最具前景的電極材料就是硅,這種材料可在充電時大量吸收鋰離子,但缺點是電極體積也會跟著膨脹三倍,而放電時則會縮回原來的大小,增加電極脆裂的機率。若為電極包復(fù)了上述保護膜,則可解決這個問題。