リチウム電池の性能の飛躍的進歩の簡単な説明

シリコンアノードは、バッテリーのコミュニティで大きな関心事です。現在グラファイトアノードを使用しているリチウムイオン電池と比較して、3〜5倍の容量を提供できます。容量が大きいということは、充電するたびにバッテリーが長く使用されることを意味します。これにより、電気自動車の走行距離を大幅に伸ばすことができます。シリコンは豊富で安価ですが、Siアノードの充電と放電のサイクル数は限られています。各充電および放電サイクル中に、それらの体積は大幅に拡大し、それらの静電容量の減衰でさえ、電極粒子が破壊するか、または電極膜を層状にする。現象。

分子プーリーバインダーの動作原理。

シリコンアノードリチウムイオン電池用の分子プーリー接着剤は、7月20日にJangWookChoi教授とAliCoskun教授が率いるKAIST研究チームによって報告されました。

KAISTチームは、分子プーリー（ポリロタキサンと呼ばれる）をバッテリー電極接着剤に統合しました。これには、バッテリー電極にポリマーを追加して電極を金属基板に取り付けることも含まれます。ポリロタキサンのリングは、ポリマー骨格にねじれており、骨格に沿って自由に移動できます。

ポリロタキサンのリングは、シリコン粒子の体積が変化しても自由に動くことができ、リングのスライドにより、Siの粒子形状を効果的に維持できるため、連続的な体積変化の際に崩壊することはありません。ポリロタキサンバインダーは弾性が高いため、粉砕したシリコン粒子でも合体した状態を保つことができます。新しい接着剤の機能は、柔軟性が制限されているため粒子形状をしっかりと保持しない既存の接着剤（通常は単純な線状ポリマー）とはまったく対照的です。以前の接着剤は粉砕された粒子を散乱させ、シリコン電極の容量を減少させるか、さらには失わせます。

著者らは、これは基礎研究の重要性を示す優れたデモンストレーションであり、ポリロタキサンは昨年、「機械的結合」の概念でノーベル賞を受賞したと述べています。 「機械的結合」は、共有結合、イオン結合、配位結合、金属結合などの古典的な化学結合に追加できる、新しく定義された概念です。長期的な基礎研究は、予想外の速度でバッテリー技術の方向にある長年の課題に徐々に取り組んでいます。著者らはまた、現在、大手バッテリーメーカーと協力して、分子プーリーを実際のバッテリー製品に統合していることにも言及しています。

ノースウェスタン大学の2006年ノーベル化学賞受賞者であるFraserStoddart卿も次のように付け加えました。「エネルギー貯蔵環境で初めて機械的結合が回復しました。KAISTチームは、スライドリングポリスチレンのαリングに機械的バインダーを巧みに使用しました。ポリエチレングリコールスクリュー、これは市場に出回っているリチウムイオン電池の性能に飛躍的な進歩をもたらします。機械的接着剤を使用したプーリーポリマーが従来の材料を単一の化学結合のみに置き換える場合、この物理的結合は材料の性能に非常に大きな影響を与えます。と設備。」

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