斯坦福研發(fā)可自行“修復(fù)”電極的鋰離子電池

斯坦福大學(xué)以及美國能源部的研究者近日共同研發(fā)出了一款能夠自行修復(fù)電極鋰離子電池。這款電池可用于電動(dòng)汽車、手機(jī)或其他設(shè)備中。

根據(jù)研究者描述，這款電池的奧秘在于在電極處覆蓋了一層具有較強(qiáng)彈性性能的聚合物，當(dāng)電極表面出現(xiàn)裂紋時(shí)，這層彈性體聚合物會(huì)自發(fā)性地覆蓋住裂紋。

斯坦福一名博士后研究員Chao Wang表示：“自修復(fù)性是一項(xiàng)重要的屬性，無論是對動(dòng)物、植物、還是沒有生命的物體，這項(xiàng)屬性都能夠使其維持更長的生命周期?！?/P>

Chao在斯坦福Zhenan Bao教授的實(shí)驗(yàn)中研發(fā)彈性聚合物材料，后者專門負(fù)責(zé)開發(fā)用于機(jī)器人、傳感器、假肢等物件的電子皮膚。在這個(gè)電池項(xiàng)目中，該團(tuán)隊(duì)在彈性聚合物中加入了納米粒子碳，使其具備導(dǎo)電性能。

Zhenan Bao教授表示：“當(dāng)電極覆蓋上這款彈性聚合物后，其在短短數(shù)小時(shí)內(nèi)修復(fù)了大量細(xì)微裂紋，使硅電極的使用壽命延長了10倍?！?/P>

目前這項(xiàng)新技術(shù)還處于試驗(yàn)階段。實(shí)驗(yàn)中，電極能夠在經(jīng)受100次充放電循環(huán)后，依舊保持原有的儲(chǔ)電能力。研究者Yi Cui表示，“（100次循環(huán)對于）手機(jī)和電動(dòng)車來說還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?！?/P>

目前，研究者普遍都在尋找能夠增強(qiáng)鋰離子電池負(fù)極儲(chǔ)電能力并減輕材料重量的新方法。最有潛力的材料當(dāng)屬硅，其具有較高的容量以及充放電能力。

不過其成本昂貴，另外硅粒子在充電過程中體積會(huì)膨脹到原來的3倍大，在放電過程中再逐漸恢復(fù)原來體積，反復(fù)如此對電機(jī)覆蓋材料造成很大負(fù)擔(dān)，影響電池長期性能。這也是目前大容量鋰電池的通病。

為了讓電極覆蓋材料能夠自我修復(fù)，科學(xué)家有意減弱長鏈聚合物的化學(xué)鍵強(qiáng)度。這使得這類材料更容易產(chǎn)生裂紋，但與此同時(shí)，斷裂材料的兩端是具有化學(xué)吸引性，它們能夠以極快速度重新組合，與DNA分子的分裂、重組類似。