科學家研發新聚合物 或可用于自我修復電池

為了尋求更安全的鋰離子電池，伊利諾伊大學（UI）的一個工程師團隊提出了一種基于聚合物的固體電解質，該電解質不僅可以自我修復，而且可循環使用，而無需高溫。通過使用特殊的交聯聚合物，新電解質在加熱下會變得更堅硬，而不是分解。

鋰離子電池是現代電氣技術成功的典范之一。沒有它們，從智能手機到電動汽車的設備將是不切實際的-但它們遠非完美。當它們經過規則的充放電周期時，易形成針狀或樹枝狀的鋰枝晶并在電池的結構中生長。這會導致使用壽命縮短或電氣短路。在極端情況下，它還會損壞電池本身，導致起火和爆炸。

這些爆炸性故障的部分原因是鋰離子電池使用液體電解質–如果電池嚴重受損，它會與電極發生化學反應。伊利諾伊大學的材料科學和工程學研究生Brian Jing表示，固態聚合物或陶瓷電解質已被視為替代品，但它們往往會在電池內部產生的高溫下熔化。解決該問題的一種方法是使用交聯的聚合物線股生產橡膠狀鋰導體。它比更堅硬的固體電解質具有更長的使用壽命，但是它不能自我修復并且很難回收。

UI團隊開發了一種制作交聯鍵的方法，以便它們產生交換反應，并在它們之間交換聚合物鏈。這意味著聚合物在加熱時會變硬，并且會自我修復，導致樹枝狀晶鋰枝晶的生長減少。此外，無需強酸或高溫即可分解聚合物。相反，它在室溫下溶于水。但是，該技術尚不實用。

團隊負責人Christopher Evans表示：“我認為這項工作為其他人提供了一個有趣的測試平臺。我們在聚合物中使用了非常特殊的化學性質和非常特殊的動態鍵，但我們認為可以將該平臺重新配置為與許多其他化學性質一起使用，以調節電導率和機械性能。”