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新型锂电池粘结剂可提高储能效率

发表时间:2013-06-25      浏览次数:126

美国乔治亚技术学院和克莱姆森大学共同研发一种用于锂离子电池的新型粘结剂,不仅能够提高能源储存效率,同时还能减少有毒物质在电池组件中的使用。


这种被称作藻酸盐的物质是从普通、容易繁殖的褐色海藻中提取。根据现在的测试,藻酸盐能有效提高储电量。乔治亚技术学院表示,通过藻酸盐,研究人员可以研发出造价低、储能高的电池,同时电池运行时间也将延长。这种新电池有望为构筑更为节能高效的经济作出巨大贡献,因为这将应用在电动汽车、互联网和移动电话上,电池的运行时间将因此延长,而这些技术都有利于环境保护。


粘结剂是锂离子电池中的辅助材料,锂电池粘结剂是用来将电极活性物质粘附在电极集流体上的高分子化合物。对于在充放电过程中体积会膨胀收缩的锂离子蓄电池正负极来说,要求锂电池粘结剂对此能够起到一定的缓冲作用,因此选择一种合适的粘结剂很重要。目前,工业上普遍采用聚偏氟乙烯(PVDF)的锂离子蓄电池的粘结剂,N-甲基砒咯烷酮做分散剂(NMP)。由于NMP价格较贵,挥发温度较高,而且有机溶剂的挥发会造成一定的环境污染,于是人们尝试其他粘结剂。


现有锂离子电池的阳极材料以石墨化碳材料为主,从理论上来讲,硅的蓄电量是石墨的10倍,但是硅的阳极在实际运用中还不是很稳定。对于粘结剂的挑战,其中之一就是未来用在电池中的阳极必须允许硅纳米粒子的膨胀收缩,并且现有电极是用聚偏氟乙烯作为粘结剂,这是用一种有毒的溶剂制成的。对比聚偏氟乙烯,藻酸盐的一个优势是,在制造阳极时,藻酸盐可溶解在水中,这就不需要用甲基吡咯烷酮,有可能形成一种更清洁的生产工艺。研究人员认为,粘结剂可以集成到现有的阳极制造系统,只需把聚偏氟乙烯和甲基吡咯烷酮必需品替换为藻酸盐和水。藻酸盐也可以用来改善石墨阳极的性能,带来更多的充电和放电循环,延长电池使用寿命。