科學(xué)家研發(fā)新聚合物 或可用于自我修復(fù)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(tuán)隊(duì)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(fù)，而且可循環(huán)使用，而無需高溫。通過使用特殊的交聯(lián)聚合物，新電解質(zhì)在加熱下會(huì)變得更堅(jiān)硬，而不是分解。

鋰離子電池是現(xiàn)代電氣技術(shù)成功的典范之一。沒有它們，從智能手機(jī)到電動(dòng)汽車的設(shè)備將是不切實(shí)際的-但它們遠(yuǎn)非完美。當(dāng)它們經(jīng)過規(guī)則的充放電周期時(shí)，易形成針狀或樹枝狀的鋰枝晶并在電池的結(jié)構(gòu)中生長(zhǎng)。這會(huì)導(dǎo)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(dǎo)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(yán)重受損，它會(huì)與電極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。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(nèi)部產(chǎn)生的高溫下熔化。解決該問題的一種方法是使用交聯(lián)的聚合物線股生產(chǎn)橡膠狀鋰導(dǎo)體。它比更堅(jiān)硬的固體電解質(zhì)具有更長(zhǎng)的使用壽命，但是它不能自我修復(fù)并且很難回收。

UI團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種制作交聯(lián)鍵的方法，以便它們產(chǎn)生交換反應(yīng)，并在它們之間交換聚合物鏈。這意味著聚合物在加熱時(shí)會(huì)變硬，并且會(huì)自我修復(fù)，導(dǎo)致樹枝狀晶鋰枝晶的生長(zhǎng)減少。此外，無需強(qiáng)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(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Christopher Evans表示：“我認(rèn)為這項(xiàng)工作為其他人提供了一個(gè)有趣的測(cè)試平臺(tái)。我們?cè)诰酆衔镏惺褂昧朔浅Ｌ厥獾幕瘜W(xué)性質(zhì)和非常特殊的動(dòng)態(tài)鍵，但我們認(rèn)為可以將該平臺(tái)重新配置為與許多其他化學(xué)性質(zhì)一起使用，以調(diào)節(jié)電導(dǎo)率和機(jī)械性能。”