JAIST改进粘合剂 释放锂离子电池的潜力

盖世汽车讯 锂离子电池广泛用于各种应用，但其氧化硅（SiO）作为具有高容量、低成本，且有前景的负极材料，面临众多挑战，例如导电性差，导致充电速率变慢，以及充电过程中的显著膨胀等。因此需要改进的粘合剂来增强其性能，以解决上述问题，并确保锂离子电池系统的性能增强和耐久性延长，从而满足不断变化的需求。

据外媒报道，在期刊《ACS Applied Energy Materials》上发表的一项研究中，日本先进科学技术研究所（JAIST）的Noriyoshi Matsumi教授和Maruzen Petrochemical Company Ltd.的研究人员利用聚（乙烯基膦酸）（PVPA）作为微二氧化硅电极粘合剂，实现了由优于传统电池的卓越性能。

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Matsumi教授表示：“事实证明，PVPA粘合剂对于延长高性能锂离子二次电池的使用寿命非常有用。特别是在电动汽车的应用中，人们对延长锂离子电池的使用寿命非常感兴趣。PVPA的使用将为市售粘合剂提供改进的替代品，例如聚丙烯酸（PAA）和聚（偏二氟乙烯）（PVDF）。”

该研究涉及制造含有PVPA、PAA和PVDF作为粘合剂的电极，并通过电化学实验和密度泛函理论评估其性能。与传统PAA（2.03 N/m）相比，PVPA对铜支撑体的附着力（3.44 N/m）明显增强，从而显著提高了锂离子电池的耐用性。

在200次循环后，基于PVPA电池的放电容量几乎是基于PAA的电池的两倍，基于PVPA的半电池在相同的循环次数后达到了1,300 mAhg-1SiO。即使在200个充放电循环之后，在扫描电子显微镜中也没有观察到集流体的剥落，这与PVDF或PAA粘合剂不同。

此外，PVPA更强的附着力有助于稳定SiO基阳极，即使在体积显著膨胀的情况下也能防止其剥落。Maruzen Petrochemical Company Ltd.的研究人员也参与了这项研究，该公司已经建立了PVPA的工业生产工艺。JAIST和Maruzen Petrochemical Company Ltd.之间的持续合作，加上该公司额外的电池生产专业知识，将进一步加速实际应用的进程。

“像这样的工业上可行的高性能粘合剂将有助于开发高度耐用和高能量密度电池的技术，从而推动电动汽车在全球范围内的普及，而不必担心性能会在较长时间内下降。这些未来材料还可以应用于火车、轮船、飞机等多种电动车辆。”Matsumi教授说。