这项技术的秘诀是为电极包复一层有弹性的聚合物,当电极在电池充放电过程中出现微小裂缝时,这层保护膜可捆住电极、让缝隙自行修复。
過度充放電導致鋰電池壽命縮短?由史丹佛大學和美國能源部實驗室最新開發出的“自愈”电极
史丹佛大学博士后研究员暨研究报告共同主要作者Chao Wang表示,对动植物而言,自癒能力是存活、延长寿命的重要机制,本份研究希望让锂电池拥有类似的能力,以便延长电池寿命。
Wang工作的实验室主持人为史丹佛大学教授Zhenan Bao,他的团队主要从事弹性电子贴皮(electronic skin)的研发作业,主要应用于机器人、感应器、义肢等产品。Bao表示,硅电极(silicon electrode)若包复了具有自癒机制的聚合物,则寿命将可延长10倍。而这种自癒聚合物只要花上几小时就能修复任何裂缝。
与Bao共同带领这项研究的史丹佛大学副教授Yi Cui则表示,他们开发出的锂电池原型还算实用,目前电池容量不会减少的充放电次数为100次。Cui说,未来应可朝手机充放电500次、电动车充放电3,000次后,锂电池容量皆不会下降的目标迈进。这种包复聚合物的硅电极,由于材料容易取得,因此也是第一个有机会商业化的解决方案。
全球的科学家目前都在寻找可让锂电池阴极储存更多能量的方法,以便在减轻重量的同时还能提高储存效能。
目前最具前景的电极材料就是硅,这种材料可在充电时大量吸收锂离子,但缺点是电极体积也会跟着膨胀三倍,而放电时则会缩回原来的大小,增加电极脆裂的机率。若为电极包复了上述保护膜,则可解决这个问题。
自癒硅电极的癒合状况