能实现自我修复的新型聚合物锂電池是真的吗？

TIME: 2021-03-14 新聞資訊

锂離子電池內部短路發熱會點燃電池的液體電解質，是導致電池爆炸從而引發火災主要原因，也因爲這樣導致锂電池口碑一直不是很好，但是近日《美國化學學會雜志》上發表了一種基于聚合物的固體電解質，這種電解質在損壞後可以自愈，也可以在不使用刺激性化學物質或高溫的情況下進行回收，能很好的降低短路自燃的危害。

研究人員說，隨著锂離子電池經曆多個充電和放電循環，它們會形成微小的樹枝狀固態锂，稱爲樹枝狀晶體。這些結構會縮短電池壽命，造成熱點和短路，有時會變得足夠大而刺穿電池的內部部件，從而導致電極和電解液之間發生爆炸性化學反應。

化學家和工程師一直在推動用固體材料（例如陶瓷或聚合物）代替锂離子電池中的液體電解質。然而，這些材料大多數是剛性且易碎的，會導致電解質與電極之間接觸不良以及導電率降低。

該論文合著者指出：“固體離子導電聚合物是開發非液體電解質的一種選擇。但是，電池內部的高溫條件會熔化大多數聚合物，從而再次導致枝晶和故障。”

過去的研究已經通過使用交聯形成橡膠狀锂導體的聚合物鏈網絡生産了固體電解質，這種方法雖然延遲了樹枝狀晶體的生長，但是，這些材料很複雜，損壞後無法回收或修複。

爲了解決這個問題，研究人員開發了一種網絡聚合物電解質，其中的交聯點可以發生交換反應並交換聚合物鏈。研究人員說，與線性聚合物相比，這些網絡實際上在加熱時會變硬，從而可以最大程度地減少枝晶問題。此外，它們在損壞後很容易分解並重新固化成網狀結構，使其可回收利用，並且由于其自愈性，因此在損壞後可以恢複導電性。

“这种新型的网络聚合物还显示出卓越的特性，即电导率和刚度都随加热而增加，这是常规聚合物电解质所没有的，” 作者说到。

材料科學與工程學教授，論文第一作者克裏斯托弗·埃文斯說：“大多數聚合物都需要強酸和高溫才能分解。而我們的材料在室溫下可溶于水，是一種非常節能且環保的工藝。”

新型聚合物锂電池的这种新材料导电性，可以作为有效的电池电解质的潜力，但是他们承认，要与目前使用的电池相媲美，还需要一定的过程。

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