海带提纯物用于锂电池负极有利于提升容量

美国乔治亚技术学院与克莱姆森大学的研究人员表示，如果采用苏打水煮沸海带提取的一种聚合物——藻朊酸盐用于制备锂离子电池负极材料，即使与目前的正极材料组合，也可使锂电池容量提高30%到40%。
    锂离子电池不用时的能量是储存在负极中的，以锂离子积存量多少来表现锂电池容量的大小，当锂电池工作（放电）时，锂离子就穿过电解质到达正极，积累锂离子的负极现在普遍采用石墨粉末作为活性物质，在负极制备过程中，将这种石墨粉末与一种聚合物粘结剂混合在一起，然后溶解在称为甲基吡咯烷酮的溶剂中，再把这种聚合物溶液涂敷到铜箔或铝箔上晾干，这种铜箔或铝箔就充当负极的集流体以收集电流。至此，负极便制备成功，在这个过程中使用的聚合物粘结剂通常是聚偏二氟乙烯。
    石墨粉末作负极的活性物质虽然是目前最成熟的工艺路线，但并不是储能最高的。科学家早就发现，如果用硅取代石墨的话，则锂离子电池单元储存能量可高达10倍，因为，如果用硅粒子代替石墨粉末作活性物质，那么，这种电池负极就可以容纳更多的锂离子，也就是说储存更多容量。但是，这种硅负极的缺点是，当给锂电池充电，也就是锂离子恰恰是从正极向负极迁移时，硅离子会发生膨胀，体积增大三倍。这样就会导致与其混合在一起的聚合物粘结剂——聚偏二氟乙烯开裂，从而最终破坏锂电池负极结构，使电池报废。
    美国科学家发现了一种便宜的聚合物粘结剂，就是我们在文章开头提到的藻朊酸盐，它具有均匀的结构，这是保证粘结剂不开裂的必要条件，经过试验，用藻朊酸盐代替聚偏二氟乙烯，在硅负极膨胀的情况下，这种新型粘结剂既能够提供良好的支撑作用，同时又不与电解质发生化学反应。
    用藻朊酸盐作粘结剂在工艺上可以节约制造成本。因为，藻朊酸盐可以溶解在水中，而不必象聚偏二氟乙烯作粘结剂，水替代甲基吡咯烷酮作粘结剂，完全可以改善现有锂电池负极的容量，带来更多的充放电循环周期，延长电池寿命。
    当然，单纯负极的改造并不能实现锂电池理论上的10倍容量，这需要有正极材料相匹配。但即使采用目前的正极材料，这种采用藻朊酸盐负极的锂电池也可提高30%以上的容量，当然，这个结论目前还停留在实验室阶段。