新型PVP粘合剂改善了锂离子电池寿命

时间：2021-09-14 17:25:02 来源：

新的粘合剂材料形成细粒颗粒（顶部）硫化锂/碳复合阴极，与当使用另一种常用粘合剂时形成的大块（底部）相比。在操作锂离子电池中，较大的团块导致电池在100次充电/放电循环之后被破坏。相比之下，使用新粘合剂的实验电池持续近五倍。（Zhi Wei Seh / Stanford）

使用初始化PVP的新粘合剂，SLAC和Stanford的研究人员创建了一个阴极，该阴极持续了比早期设计更长的五倍，在100充电/放电循环之后保留了其原始能量存储容量的94％，其中69％ 500次循环后的容量。

在提高锂离子电池的性能方面，没有任何部分应该被忽视 - 甚至甚至都是在斯拉克和斯坦福的研究人员中粘合在阴极中的胶水在阴极中粘合在一起。

根据上个月在上个月在化学科学上发表的报告称，调整将硫化锂和碳颗粒结合在一起的材料，它产生的阴极比早期设计更长的时间超过早期设计。研究成果是能源部能源存放研究中心的最早支持的。

斯坦福州副教授的副教授义翠说：“这是一个非常重要的，这是一件关于我们的实验电池的寿命。”

全球的研究人员一直在赛车，以改善锂离子电池，这些电池是最有前途的技术推动移动电子和电动车等流行的设备之一。理论上，使用硅和硫作为电池端子中的活性元素，称为阳极和阴极，可以允许锂离子电池存储多达五倍的能量，而不是今天的最佳版本。但是，在现实生活中，找到了将持续数千个电荷放电循环的硅和硫的特定形式和制剂一直很困难。

崔的小组正在探索如何通过使用硫化锂而不是硫来创造更好的阴极。它含有锂原子可以在电池的充电/放电循环期间提供阳极和阴极之间穿梭的离子;这又意味着电池的其他电极可以由非锂材料如硅制成。遗憾的是，硫化物也是电绝缘的，这大大降低了任何电池的性能。为了克服这一点，可以将导电碳颗粒与硫化物混合;胶水状材料 - 粘合剂 - 将其全部保持在一起。

崔群的科学家们设计了一种新的粘合剂，特别适合使用硫化锂阴极 - 并且也与中间多硫化物分子强烈结合，使得溶解在阴极中并减小电池的储存能力和有用的寿命。

使用初始PVP已知的新粘合剂的实验电池保留了100次充电/放电循环后的94％的原始能量储存能力，而使用常规使用的粘合剂的细胞为72％，称为PVDF。500次循环后，PVP电池仍有69％的初始容量。

崔表示，改善是由于PVP对硫化锂的更强烈的亲和力;它们在一起形成了一种细粒锂硫化物/碳复合材料，使锂离子更容易渗透并达到阴极内的所有活性材料。相反，先前的粘合剂PVDF导致复合材料生长成大块，这阻碍了锂离子的渗透并在100个循环内破坏了电池

即使是最佳电池也会损失每个充电/放电循环的一些能量储存能力。研究人员旨在尽可能减少这种损失。将需要进一步增强PVP /硫化物阴极组合，以将其寿命延长至超过1,000个循环，但崔表示他令令人鼓舞的是改善通常被忽视的粘合剂材料产生了这种巨大的益处。

出版物：Zhi Wei Seh，等，“通过与双官能粘合剂的强亲和力”稳定硫化锂阴极循环，“化学。SCI。，2013,4,3673-3677; DOI：10.1039 / C3SC51476E

图像：Zhi Wei Seh / Stanford

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