材料的自愈合技术可提高电池性能

2017-05-19 13:46:07 作者：本网整理来源：材料科技在线分享至：

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自愈合技术，一种在可穿戴设备和机器人产业比较普遍的技术，将要使用在提高电池的寿命方面。

一组厄巴纳伊利诺斯州大学的研究人员已经研发出一种新型电池，这种电池的阳极（带阴电荷）使用的材料为硅纳米复合材料。该团队同时还开发出一种控制电池内部成分的方法，这种方法可以解决包括硅电池在内的一些常见问题。

航空航天工程学教授Scott White在一份声明中说道，“这项技术对于自愈合材料的研究比较新鲜，因为这项研究主要应用在储存能量的自愈材料上，这是一个完全不同的课题。我们要做的不是恢复材料的结构性能，而是修复材料储存能量的能力。”

位于便携式供电设备和电动汽车的锂离子电池内的阳极，通常是由石墨粒子复合而成。这种材料使电池性能表现优异，但是随着使用时间的增长，其充电时间也会越来越久。

材料科学与工程教授Nancy Sottos在一份声明中说：“硅的含量比较高，因为含量高，我们的电池可以储存更多的电能。但是如果膨胀收缩次数过多后，这种硅电池可能就会慢慢变成粉脱落。”除此之外，这种纳米硅颗粒制成的电池阳极随着时间的推移，一般不会有其他诸多问题。

说“电池经过一次又一次的充放电循环，最终将会失去储存能力，这是因为电池内的硅颗粒开始从粘结剂上脱离。”

研究人员通过在硅纳米粒子和聚合物修补剂之间，建立可逆化学键，不让硅颗粒脱落，赋予硅阳极自愈能力，从而提高硅阳极的性能。即使经历400次的充放循环，电池仍能保留最初产能的80%。

“这个重连化学键的动态过程本质上是把硅粒子和聚合物修补剂重新连接在一起，这也明显改善了电极的长期表现。”Sottos说。

这种电池其能量密度也比较高，因此它比一般的石墨阳极电池可以储存更多的电能。Sottos说：“能量密度越高越好。”“除此之外，为了储存更多的电量，还可以选择增加电池的数量，但这会大大增加电池的重量，尤其对电动汽车来说是一个很大的问题。”

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