伊利諾伊大學(xué)的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種將自愈技術(shù)應(yīng)用于鋰離子電池的方法，可以使大大增加電池的可靠性，并且擁有更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

研究小組制作了一種電池，該電池負(fù)極采用了硅納米顆粒復(fù)合材料，并且將復(fù)合材料保持高度的穩(wěn)定性，而穩(wěn)定性正是硅負(fù)極電池所面臨的困境。

該研究由材料科學(xué)和工程教授NancySottos和特種航天工程教授ScottWhite一起發(fā)表在AdvancedEnergyMaterials雜志上。ScottWhite表示：“這項(xiàng)工作對(duì)于自我修復(fù)材料研究尤其新穎，因?yàn)樗m用于儲(chǔ)存能量的材料。這是超越以往思維的，因?yàn)椴粌H僅是恢復(fù)結(jié)構(gòu)性能，而是使材料自我愈合其存儲(chǔ)的能量?！?br/>
電動(dòng)汽車(chē)和便攜式裝置的鋰離子電池負(fù)極通常由石墨顆粒復(fù)合材料制成。即使這些電池工作良好，他們需要很長(zhǎng)時(shí)間充電，而且隨著時(shí)間的推移，電池的續(xù)航時(shí)間會(huì)不斷減少，因?yàn)殡姵匾呀?jīng)不再是新的了。

Sottos表示，硅具有十倍于石墨的理論能量密度，可以讓電池儲(chǔ)存更多的能源，但是硅的膨脹收縮會(huì)導(dǎo)致它的粉化，這是硅負(fù)極最為致命的缺陷。以前的研究發(fā)現(xiàn)，由納米尺寸的硅顆粒開(kāi)發(fā)的電池陽(yáng)極不太可能發(fā)生分解，但會(huì)遭遇其他問(wèn)題。比如，經(jīng)過(guò)多次的充放電循環(huán)，最終電池將喪失性能，因?yàn)楣桀w粒開(kāi)始脫離粘合劑。

該小組通過(guò)進(jìn)一步細(xì)化硅負(fù)極，并賦予硅納米顆粒在運(yùn)行中自行固定的能力來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。這種自我修復(fù)是通過(guò)在聚合物粘合劑和硅納米顆粒之間界面處的可逆化學(xué)鍵實(shí)現(xiàn)的。這種動(dòng)態(tài)重新結(jié)合的過(guò)程基本上將硅顆粒和聚合物粘合劑牢牢保持在一起，顯著提高了硅負(fù)極電池的使用壽命。

研究人員還表示，他們接下來(lái)將研究這種自愈技術(shù)如何在固態(tài)電池中起作用，以期研發(fā)更加安全的電池。

目前，這項(xiàng)研究已經(jīng)得到了能源前沿研究中心的支持，該研究中心由美國(guó)能源部科學(xué)與技術(shù)基金會(huì)資助。