新型BP共聚物粘合剂可有效延长锂电池寿命

得益于日本科学家发现的新型粘合剂材料，可充电电池的使用寿命有望得到显著改善。与传统材料相比，新材料在锂电池性能方面也取得了激动人心的进步。研究团队在近日于《ACS 应用能源材料》期刊上发表的一篇文章中指出，新设计可较传统方案更有效地维持电池的循环充放电性能。

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采用石墨负极共聚物粘合剂的新型锂离子电池（图自：JAIST）

对于智能手机和电动汽车用户来说，这项突破有助于大幅延长电池的循环充放电性能。而不像当前的智能机电池一样，用个两年就发生严重的容量缩减。

考虑到电池内部有许多可移动的部件，日本科学技术高等研究院（KAIST）的这项研究，也将重点放在了一种共聚物粘合剂上。

通过将锂电池石墨阳极的颗粒凝聚在一起，并使之与集电器接触，新材料可以维持阳极的长期高效发挥。

作为对比，当前普遍采用的锂电池粘合剂，是由聚偏二氟乙烯（PVDF）制成的。通过坚持不懈的探索，研究人员终于找到了一种更高效的替代品。

据悉，这种新型粘合剂由一种被称作“双亚氨基-ac醌-对苯撑”的共聚物制成。

在将其用于实验性的半电池组件之后，实测发现它能够与集电器高效结合，同时对锂电池阳极加以更好的保护。

实验期间，研究团队还观察到了诸多实质性的性能提升，且即便经历了高频次的充放电周期，其容量仍可维持在相当高的水平。

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过去 30 年间，石墨一直稳占锂离子电池的负极。

带领这项研究的 Noriyoshi Matsumi 教授表示：“使用 PVDF 作为粘合剂的半电池，可在大约 500 次充放电循环后保持 65% 的原始容量。但换用 BP 共聚物之后，其可在 1700 次循环后维持高达 95% 的原始容量”。

研究团队指出，这得益于 BP 共聚物具有的更好的机械稳定性、以及对阳极和集电器拥有更强的附着力。显微图像表明，新材料仅会在 1700 次循环后呈现微小的裂纹，而传统 PVDF 粘合剂则在 500 次循环后呈现了更大的裂纹。

展望未来，我们或在长寿命智能机、EV 动力电池、人造器官等领域看到它的身影。不过在看到新材料被广泛应用于电子设备之前，研究团队仍需加以大量的设计改进。

有关这项研究的详情，已经发表于近日出版的美国化学学会《应用能源材料》（ACS Applied Energy Materials）期刊上。

相关链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.0c02742

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