西安交大科研职员正在高比能锂离子电池研讨范畴获得新希望
汽车财产是百姓经济的紧张支柱财产，也是表现国度竞争力的标记性财产。新能源汽车基于驱动技能的庞大转型，是汽车财产对能源宁静、天气改变和布局升级的紧张突破口。比年来，以电动汽车为代表的高新技能范畴对锂离子电池的能量密度、利用寿命提出了更高的技能需求，亟需开辟新型高比容电极质料，办理续航里程发急题目。硅负极理论容量高达4200 mAh/g，十倍于传统石墨负极，被以为是新一代高比能锂离子电池负极的抱负选择。然而硅负极在充放电历程中存在着庞大的体积膨胀（>300%），由此孕育发生的内应力易导致硅颗粒的严峻粉化和界面膜的不稳健，严峻拦阻了实在际应用。设计新型聚合物粘合剂用于硅负极被以为是一种缓减其体积膨胀、维持其布局稳健的有用要领，受到了研究职员的遍及存眷。然而，现在已报道粘合剂易在大应力下孕育发生分子链滑移，引起电极布局粉碎，终极导致电池容量快速衰减。
梯度氢键粘合剂的能量耗散序次表示图
克日，受自然抗委顿肌联卵白高效应力耗散征象开导，西安交通大学宋江选传授团队报道了一种梯度氢键聚合物粘合剂用于办理高比容硅基负极大要积膨胀导致的应力粉碎。研究职员使用具有超支化布局的单宁酸和聚(丙烯酸-co-2-羟乙基丙烯酸酯)构建了具有高效应力耗散功效的水系粘合剂。当应用于硅基负极时，该体系存在的多级氢键（-2.88 kcal mol-1~ -10.04 kcal mol-1)可以一连解离，高效地举行能量/应力耗散，从而幸免了大应力导致的布局粉碎，有用办理硅负极的大要积膨胀题目，明显提拔其轮回稳健性。所制备的2 Ah NCM/Si-C软包电池700次轮回后容量连结率高达80.2%，有力地证明白该梯度能量耗散型粘合剂的有用性。研究职员进一步通过变温红外光谱、核磁共振等表征要领并联合有限元模仿展现了梯度氢键的演化和能量耗散机制。相干结果颁发在国际着名期刊《先辈质料》（Advanced Materials）上，西安交通大学质料学院博士生虎琳琳为文章第一作者。在此底子上，团队进一步基于动态二硫键的互换作用进展了兼具自修复功效和应力耗散功效的双功效聚合物粘合剂，实现硅基负极裂纹的快速自修复，相干结果颁发在《先辈功效质料》（Advanced Functional Materials）上。新型自顺应智能粘合剂的开辟为高比容电极质料的遍及应用奠基了坚固底子。
上述结果均以西安交通大学金属质料强度国度重点试验室为第一单元，通讯作者为西安交通大学质料学院宋江选传授，论文互助者包罗质料学院Goran Ungar传授、邓俊楷传授、张启路副传授。论文表征及测试得到西安交通大学阐发测试共享中间和质料学院阐发测试中间的支持。该研究事情得到了国度天然科学基金、陕西省重点研发打算、中间高校根本科研营业费专项资金和西安交通大学青年拔尖人才打算等资助。
