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單壁碳納米管網狀結構或將延長鋰離子電池使用壽命

鉅大LARGE  |  點擊量:837次  |  2020年03月02日  

據外媒報道,在反復充放電后,鋰離子電池材料周邊會形成一個非活躍層(inactivelayer),影響電池的性能。為此,一直化學家組成的研究團隊研究出新方法,防止鋰離子電池陽極材料分解。

該團隊由喬治亞理工大學(GeorgiaTech)的ElsaReichmanis及紐約州立大學石溪分校(StonyBrookUniversity)的AmyC.Marschilok牽頭,制作了單壁碳納米管(single-walledcarbonnanotube,SWNT)網狀結構,可利用PPBT(poly[3-(potassium-4-butanoate)thiophene])將SWNT固定在電池材料上。


PPBT的羧酸根基團(carboxylategroups)可與電池材料的極曲面(polarsurface)相配合,噻吩骨干(thiophenebackbone)可利用π-鍵合(π-bonding)與SWNT發生接觸,電子可在SWNT-PPBT網狀結構內流動。電池材料周邊的納米管網絡呈現多孔結構,可供鋰離子在電池材料中移動,還能防止電池材料膨脹。


該系統可與兩類電池陽極材料搭配——磁性納米顆粒物(magnetitenanoparticles)及硅納米顆粒物(siliconnanoparticles)。


伊利諾伊大學香檳分校(UniversityofIllinois,Urbana-Champaign)的聚合物及電子材料專家PaulV.Braun指出,該項研究證明新方法可實現電池性能最大化,要對該款電池電極進行全盤的整體設計,考慮鋰離子及電子的傳導性、活動空間及特定的化學反應等相關因素。


Reichmanis表示,該方法對電池技術研發起到了助推作用,在部件制造時需確保材料的均勻性及可靠性。


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