通过可逆化学键 锂电池可实现自我修复

伊利诺伊大学的研究人员已经发现了一种将自愈技术应用于锂离子电池的方法，可以使大大增加电池的可靠性，并且拥有更长的循环寿命。

研究小组制作了一种电池，该电池负极采用了硅纳米颗粒复合材料，并且将复合材料保持高度的稳定性，而稳定性正是硅负极电池所面临的困境。

该研究由材料科学和工程教授NancySottos和特种航天工程教授ScottWhite一起发表在AdvancedEnergyMaterials杂志上。ScottWhite表示：“这项工作对于自我修复材料研究尤其新颖，因为它适用于储存能量的材料。这是超越以往思维的，因为不仅仅是恢复结构性能，而是使材料自我愈合其存储的能量。”

电动汽车和便携式装置的锂离子电池负极通常由石墨颗粒复合材料制成。即使这些电池工作良好，他们需要很长时间充电，而且随着时间的推移，电池的续航时间会不断减少，因为电池已经不再是新的了。

Sottos表示，硅具有十倍于石墨的理论能量密度，可以让电池储存更多的能源，但是硅的膨胀收缩会导致它的粉化，这是硅负极最为致命的缺陷。以前的研究发现，由纳米尺寸的硅颗粒开发的电池阳极不太可能发生分解，但会遭遇其他问题。比如，经过多次的充放电循环，最终电池将丧失性能，因为硅颗粒开始脱离粘合剂。

该小组通过进一步细化硅负极，并赋予硅纳米颗粒在运行中自行固定的能力来解决这个问题。这种自我修复是通过在聚合物粘合剂和硅纳米颗粒之间界面处的可逆化学键实现的。这种动态重新结合的过程基本上将硅颗粒和聚合物粘合剂牢牢保持在一起，显著提高了硅负极电池的使用寿命。

研究人员还表示，他们接下来将研究这种自愈技术如何在固态电池中起作用，以期研发更加安全的电池。

目前，这项研究已经得到了能源前沿研究中心的支持，该研究中心由美国能源部科学与技术基金会资助。