可打造寿命更持久的硅阳极电池的电池技术分析

据外媒报道，长寿命电池的想法，距离实现又更近了一步。之前的问题是，某种电池材料可以拥有很大的能量，但是很快就会分解掉。好消息是，通过‘轮锁’结构来保持电池中的硅材料的话，就可以克服这个缺点。对于制造商们来说，与其选择石墨，他们更喜欢用硅元素来制作电池的阳极组件，毕竟后者能够储存5倍以上的能量。不过它也不是没有缺点，特别是容易在膨胀400%后破裂，意味着这类电池的寿命很糟糕。

滑轮状的多聚准轮烷(ring-slidingpolyrotaxanes)，赋予了新电池粘合剂异常高的弹性，以延长锂离子电池中硅微粒电极的循环寿命。

科学家们已打造出了分子级的“工程滑轮”。这些滑轮能够将硅元素紧紧锁住，所以不会导致其膨胀。

测试发现，新型电池可在数百次循环周期后，依然保有98%的电量、且续航能力与石墨阳极相当。显然，这项储能技术的重大进步，可极大推进电动汽车等领域的发展。

下面介绍下电池是如何工作的：

电池两端分为阴阳极，其中锂阴极带有正电子、阳极则有带负电荷的离子。

充电的时候，锂离子会从阴极跑到阳极;放电的时候，这个过程又会反过来。

论文合著者、韩国科学技术院(KAIST)工程师JangWookChoi表示：

通常情况下，阳极使用石墨制成的。早期针对硅阳极的研究，多采用了一种粘合剂。然而这种工艺太生硬，无法随着硅移动或牢固锁住粒子。

不过在新研究中，Choi团队打造出了一种双效粘合剂，它不仅弹性好得可以适应膨胀、但又强韧得不让硅破散掉。论文合著者，同样来自KAIST的AliCoskun表示：

这种‘轮锁’被称作“聚轮烷”(Polyrotaxane)，由一种套着可以上下滑动的‘螺纹圈’组成。它可以随着硅阳极的膨胀而动，同时用力锁住、防止其膨胀过头而解体。