分子「プーリー」バインダー-リチウムイオン電池の性能に関するブレークスルー

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。

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（ポリスタンと呼ばれる）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。ポリスタ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動かすことができます。

ポリアルカンのリングはシリコン粒子の体積に応じて自由に動くことができ、リングのスライドはSi粒子の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。ポリスタンバインダーの高い弾性により、粉砕されたシリコン粒子でさえ凝集性を維持できることは注目に値します。新しいバインダーの機能は、既存のバインダー（通常は単純な線状ポリマー）とはまったく対照的です。既存のバインダーは弾力性が限られているため、粒子形状をしっかりと維持することができません。以前の接着剤は粉砕された粒子を散乱させる可能性があり、シリコン電極の容量を減少させたり、失ったりする可能性があります。

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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