新型固体聚合物电解质帮助电池自我修复,可循环使用

时间:2020-01-20 18:02 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

新型固体聚合物电解质帮助电池自我修复,可循环使用

锂离子电池因内部短路而臭名昭著,这种短路会点燃电池的液体电解质,导致爆炸和火灾。伊利诺伊大学的工程师们已经开发出一种固体聚合物电解质,它可以在损伤后自我修复这种材料也可以回收利用,而不需要使用刺激性化学物质或高温。

这项新研究发表在《美国化学学会杂志》上,它可以帮助制造商生产可回收的、自我修复的商用电池。

研究人员说,当锂离子电池经历多次充放电循环时,它们会形成微小的树枝状固体锂结构,这种结构被称为树突。这些结构会降低电池寿命,导致热点和短路,有时还会变大,刺穿电池内部,导致电极和电解质液体之间发生剧烈的化学反应。

研究人员说,化学家和工程师们一直在推动用陶瓷或聚合物等固体材料取代锂离子电池中的液体电解质。然而,许多这些材料是刚性和脆性的,导致不良的电解电极接触和降低电导率。,

固体离子导电聚合物是开发非液体电解质的一种选择。材料科学与工程研究生、本研究的合著者Brian Jing说。“但电池内部的高温条件可以融化大部分聚合物,再次导致树突和故障。”

过去的研究已经使用交联形成橡胶锂导体的聚合物链网络来生产固体电解质。该方法延缓了枝晶的生长;然而,这些材料是复杂的,损伤后无法恢复或治愈。

为了解决这个问题,研究人员开发了一种网状聚合物电解质,其中交联点可以进行交换反应并交换聚合物链。研究人员说,与线性聚合物相比,这些网络在加热后会变得更硬,这可能会使树突问题最小化。此外,它们很容易被破坏后分解和重新分解成一个网络结构,使它们可回收,它们被破坏后恢复导电性,因为它们是自愈的。

“这种新型网状聚合物还表现出非凡的性能,即导电性和刚度都随加热而增加,这在传统聚合物电解质中是看不到的。”京说。

“大多数聚合物需要强酸和高温才能分解,”材料科学与工程教授、主要作者克里斯托弗·埃文斯说。“我们的材料在室温下溶于水,这是一个非常节能和环保的过程。”

研究人员说,他们研究了这种新材料的导电性,发现它作为一种有效的电池电解质的潜力是有希望的,但他们承认,在将其用于与目前使用的电池相媲美之前,还需要做更多的工作。

我认为这项工作为其他人提供了一个有趣的测试平台。埃文斯说只“我们在聚合物中使用了一种非常特殊的化学物质和一种非常特殊的动态键,但我们认为,这个平台可以重新配置,与许多其他化学物质一起使用,从而调整传导率和机械性能。”

参考文献:“可回收、自修复固体聚合物电解质的无催化剂动态网络”Brian B. Jing和Christopher M. Evans, 2019年11月19日,《美国化学学会期刊》。

DOI: 10.1021 / jacs.9b09811

埃文斯和京还隶属于伊利诺伊大学贝克曼先进科学技术研究所。

能源生物科学研究所通过EBI-Shell项目支持了这项研究。

当前位置:主页 > 化学知识 >

声明:本文杏鑫娱乐整理不代表个人观点,转载请注明原文,点击还能查看更多的文章;本文网址: http://www.kozbods.com/huaxue/556.html

围观: 次 | 责任编辑:杏鑫

延伸阅读

SEO关键字



回到顶部