伊利諾伊大學(xué)的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種將自愈技術(shù)應(yīng)用于鋰離子電池的方法，可以使大大增加電池的可靠性，并且擁有更長的循環(huán)壽命。

研究小組制作了一種電池，該電池負(fù)極采用了硅納米顆粒復(fù)合材料，并且將復(fù)合材料保持高度的穩(wěn)定性，而穩(wěn)定性正是硅負(fù)極電池所面臨的困境。

該研究由材料科學(xué)和工程教授NancySottos和特種航天工程教授ScottWhite一起發(fā)表在AdvancedEnergyMaterials雜志上。ScottWhite表示：“這項工作對于自我修復(fù)材料研究尤其新穎，因為它適用于儲存能量的材料。這是超越以往思維的，因為不僅僅是恢復(fù)結(jié)構(gòu)性能，而是使材料自我愈合其存儲的能量。”

電動汽車和便攜式裝置的鋰離子電池負(fù)極通常由石墨顆粒復(fù)合材料制成。即使這些電池工作良好，他們需要很長時間充電，而且隨著時間的推移，電池的續(xù)航時間會不斷減少，因為電池已經(jīng)不再是新的了。

Sottos表示，硅具有十倍于石墨的理論能量密度，可以讓電池儲存更多的能源，但是硅的膨脹收縮會導(dǎo)致它的粉化，這是硅負(fù)極最為致命的缺陷。以前的研究發(fā)現(xiàn)，由納米尺寸的硅顆粒開發(fā)的電池陽極不太可能發(fā)生分解，但會遭遇其他問題。比如，經(jīng)過多次的充放電循環(huán)，最終電池將喪失性能，因為硅顆粒開始脫離粘合劑。

該小組通過進(jìn)一步細(xì)化硅負(fù)極，并賦予硅納米顆粒在運(yùn)行中自行固定的能力來解決這個問題。這種自我修復(fù)是通過在聚合物粘合劑和硅納米顆粒之間界面處的可逆化學(xué)鍵實(shí)現(xiàn)的。這種動態(tài)重新結(jié)合的過程基本上將硅顆粒和聚合物粘合劑牢牢保持在一起，顯著提高了硅負(fù)極電池的使用壽命。

研究人員還表示，他們接下來將研究這種自愈技術(shù)如何在固態(tài)電池中起作用，以期研發(fā)更加安全的電池。

目前，這項研究已經(jīng)得到了能源前沿研究中心的支持，該研究中心由美國能源部科學(xué)與技術(shù)基金會資助。