現在，電動汽車市場迅速發展。為了延長車輛的續航里程，對高容量電池的需求不斷增長。據外媒報導，韓國浦項科技大學（POSTECH）和西江大學（Sogang University）的研究人員開發了一種功能性聚合物粘合劑，可用於穩定、高容量的負極材料，從而將當前電動汽車的續航里程至少提高10倍。
比起傳統石墨負極，採用這種帶電聚合物粘合劑的負極材料，可以實現10倍以上的容量。這一突破是通過用矽負極代替石墨並結合分層帶電聚合物實現的，同時保持了穩定性和可靠性。
對於創建高能量密度鋰離子電池，矽等高容量負極材料十分重要，可以提供至少10倍於現有石墨或其他負極材料的容量。挑戰在於，在與鋰反應的過程中，高容量負極材料體積膨脹，對電池性能和穩定性構成威脅。為了解決這個問題，研究人員一直在探索可以有效控制體積膨脹的聚合物粘合劑。
然而，目前的研究僅集中於化學交聯和氫鍵結合。化學交聯涉及粘合劑分子之間的共價鍵合。這使它們成為固體，但存在一個嚴重的缺陷，這些鍵一旦破裂，就無法修復。從另一方面來看，氫鍵結合是分子間基於電負性差異的可逆二次鍵合，但強度（10–65 kJ/mol）相對較弱。
該團隊開發的新型聚合物不僅利用氫鍵，還利用了庫侖力（正負電荷之間的引力）。這些力的強度為250 kJ/mol，遠高於氫鍵結合的強度，由於具有可逆性，容易控制體積膨脹。
高容量負極材料表面大多帶負電荷，而層狀帶電聚合物以正負電荷交替排列，可有效地與負極結合。此外，該團隊還引入了聚乙二醇來調節物理性質，以促進鋰離子擴散，從而獲得鋰離子電池中的高容量厚電極，並充分提升能量密度。
研究負責人Soojin Park教授表示：「通過結合高容量負極材料，該研究具有明顯提升鋰離子電池能量密度的潛力，由此延長了電動汽車的續航里程。使用矽基負極材料，有望將車輛續航至少提高10倍。」
來源：蓋世汽車
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