隨著新能源汽車和電子器件的發(fā)展，對高容量高性能鋰離子電池的需求也不斷地增加。傳統(tǒng)鋰離子電池石墨負極的理論容量僅為370 mAh?g-1，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有需要。各路大神都在想著開發(fā)新的負極材料，比如金屬鋰，再比如崔屹教授團隊新發(fā)現(xiàn)的一種比金屬鋰更好的鋰合金/石墨烯納米結(jié)構(gòu)材料（點擊閱讀相關(guān)）。除此之外，硅作為一種高容量的負極材料一直是研究的熱點。不過，硅有個致命弱點——在反復充放電的過程中體積膨脹變化太大（最高可至300%左右），易導致材料微結(jié)構(gòu)受損，電極電解質(zhì)界面不穩(wěn)定，電池循環(huán)壽命因而大大縮短。最近，科學家們已經(jīng)認識到添加粘合劑可以極大地改善其循環(huán)壽命。[1] 不過這種改善還不足以將硅負極推向大規(guī)模商業(yè)化應用。
近日，韓國科學技術(shù)院（KAIST）的Ali Coskun教授和Jang Wook Choi教授等研究人員在Science 上發(fā)表文章，巧妙地利用滑輪原理，通過在常規(guī)的聚丙烯酸粘合劑中加入少量的聚輪烷（polyrotaxane，PR）作為“分子滑輪組”，就能極大提高粘合劑的彈性，從而極大提高硅微粒負極在充放電過程中的穩(wěn)定性。
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