科學(xué)家研發(fā)新聚合物 或可用于自我修復電池

為了尋求更安全的鋰離子電池，伊利諾伊大學(xué)（UI）的一個(gè)工程師團隊提出了一種基于聚合物的固體電解質(zhì)，該電解質(zhì)不僅可以自我修復，而且可循環(huán)使用，而無(wú)需高溫。通過(guò)使用特殊的交聯(lián)聚合物，新電解質(zhì)在加熱下會(huì )變得更堅硬，而不是分解。

鋰離子電池是現代電氣技術(shù)成功的典范之一。沒(méi)有它們，從智能手機到電動(dòng)汽車(chē)的設備將是不切實(shí)際的-但它們遠非完美。當它們經(jīng)過(guò)規則的充放電周期時(shí)，易形成針狀或樹(shù)枝狀的鋰枝晶并在電池的結構中生長(cháng)。這會(huì )導致使用壽命縮短或電氣短路。在極端情況下，它還會(huì )損壞電池本身，導致起火和爆炸。

這些爆炸性故障的部分原因是鋰離子電池使用液體電解質(zhì)–如果電池嚴重受損，它會(huì )與電極發(fā)生化學(xué)反應。伊利諾伊大學(xué)的材料科學(xué)和工程學(xué)研究生Brian Jing表示，固態(tài)聚合物或陶瓷電解質(zhì)已被視為替代品，但它們往往會(huì )在電池內部產(chǎn)生的高溫下熔化。解決該問(wèn)題的一種方法是使用交聯(lián)的聚合物線(xiàn)股生產(chǎn)橡膠狀鋰導體。它比更堅硬的固體電解質(zhì)具有更長(cháng)的使用壽命，但是它不能自我修復并且很難回收。

UI團隊開(kāi)發(fā)了一種制作交聯(lián)鍵的方法，以便它們產(chǎn)生交換反應，并在它們之間交換聚合物鏈。這意味著(zhù)聚合物在加熱時(shí)會(huì )變硬，并且會(huì )自我修復，導致樹(shù)枝狀晶鋰枝晶的生長(cháng)減少。此外，無(wú)需強酸或高溫即可分解聚合物。相反，它在室溫下溶于水。但是，該技術(shù)尚不實(shí)用。

團隊負責人Christopher Evans表示：“我認為這項工作為其他人提供了一個(gè)有趣的測試平臺。我們在聚合物中使用了非常特殊的化學(xué)性質(zhì)和非常特殊的動(dòng)態(tài)鍵，但我們認為可以將該平臺重新配置為與許多其他化學(xué)性質(zhì)一起使用，以調節電導率和機械性能?！?nbsp;