2022年全球電動(dòng)汽車銷售額將超過(guò)1萬(wàn)億美元，韓國(guó)國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車銷量將超過(guò)10.8萬(wàn)輛，電動(dòng)汽車市場(chǎng)正在經(jīng)歷爆發(fā)式增長(zhǎng)。對(duì)于可以延長(zhǎng)電動(dòng)汽車行駛里程的大容量電池的需求不可避免地在增長(zhǎng)。最近，韓國(guó)浦項(xiàng)科技大學(xué)(POSTECH)和西江大學(xué)(Sogang University)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種用于穩(wěn)定、高容量負(fù)極材料的功能性聚合粘合劑，可以將當(dāng)前電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航至少提高10倍。

　　浦項(xiàng)科技大學(xué)樸秀珍教授(化學(xué)系)、金潤(rùn)洙教授(材料系)、柳宰根教授(化學(xué)生物分子工程系)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)出了穩(wěn)定可靠的高容量負(fù)極材料的帶電聚合粘合劑，其容量是傳統(tǒng)石墨負(fù)極的10倍以上。這一突破是通過(guò)將石墨替換為與分層帶電聚合物結(jié)合的硅陽(yáng)極而實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)保持了穩(wěn)定性和可靠性。該研究成果以封面文章的形式發(fā)表在《先進(jìn)功能材料（Advanced Functional Materials）》雜志上。

　　硅等高容量負(fù)極材料對(duì)于制造高能密度鋰離子電池至關(guān)重要；它們的容量至少是現(xiàn)有石墨或其他陽(yáng)極材料的10倍。這里存在的挑戰(zhàn)是，高容量負(fù)極材料在與鋰反應(yīng)過(guò)程中的體積膨脹對(duì)電池性能和穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。為了緩解這一問(wèn)題，研究人員一直在研究能夠有效控制體積膨脹的聚合物粘合劑。

　　然而，迄今為止的研究只集中在化學(xué)交聯(lián)和氫鍵上?；瘜W(xué)交聯(lián)涉及粘結(jié)劑分子之間的共價(jià)鍵，使它們成為固體，但有一個(gè)致命的缺陷：一旦斷裂，鍵就無(wú)法恢復(fù)。另一方面，氫鍵是分子間基于電負(fù)性差異的可逆二次鍵，但其強(qiáng)度(10-65 kJ/mol)相對(duì)較弱。

　　研究小組開發(fā)的新型聚合物不僅利用氫鍵，還利用了庫(kù)侖力(正負(fù)電荷之間的引力)。這些力的強(qiáng)度為250 kJ/mol，遠(yuǎn)高于氫鍵的強(qiáng)度，但它們是可逆的，因此易于控制體積膨脹。高容量負(fù)極材料表面多帶負(fù)電荷，層狀帶負(fù)電荷的聚合物交替排列，有效地與負(fù)極結(jié)合。此外，該團(tuán)隊(duì)還引入了聚乙二醇來(lái)調(diào)節(jié)物理性質(zhì)，促進(jìn)鋰離子擴(kuò)散，從而獲得了鋰離子電池中較厚的高容量電極和最大的能量密度。

　　樸秀珍教授解釋說(shuō)：“該研究有可能通過(guò)加入高容量負(fù)極材料，大幅提高鋰離子電池的能量密度，從而延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的行駛里程。硅基陽(yáng)極材料有可能將行駛里程增加至少10倍。”

　?。ㄔ膩?lái)自：全球能源 全球鋰電池網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）