video: The ring-sliding of polyrotaxanes imparts extraordinarily elasticity to the new battery binder, extending the cycle life of silicon microparticle electrodes substantially in lithium ion batteries. This material relates to a paper that appeared in the July 21, 2017, issue of Science, published by AAAS. The paper, by S. Choi at Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) in Daejeon, Republic of Korea, and colleagues was titled, "Highly elastic binders integrating polyrotaxanes for silicon microparticle anodes in lithium ion batteries." view more
Credit: Jang Wook Choi and colleagues
在有着一个硅阳极的锂电池中，研究人员使用了一个运用分子“滑轮”的巧妙方法，该滑轮可在循环中辅助硅阳极的膨胀和收缩。这种技术在基于硅阳极的锂电池中所产生的功效堪比用其它类型阳极的商用锂离子电池。在搜寻改善锂电池的方法中，一种特别吸引人的选项是使用硅阳极，它能让电池取得足以在电动车中使用的高度的容积和能量密度。然而，硅阳极在充电时所经历的容积急剧改变会让电池组件发生故障。在这里，Sunghun Choi和同事将一种锚定聚合物纳入到将硅阳极中粒子维系在一起的固定材料中；该聚合物在其主干一带含有被称作聚轮烷（PR）的环状结构。该PR具有不同寻常的力学性能，该性能源于该主干穿过环结构的滑行运动。PR的作用类似滑轮系统，它能解除阳极上的应力，使得阳极能较为容易地膨胀和收缩。这种技术令研究人员能创制出一种硅阳极，它的面积容量与目前的商用锂离子电池的面积容量有着相同的范围。此外，该整个电池显示了相当不错的可循环性，如它在经过数百次循环后仍然保留了98%的原有容量。Jaegeon Ryu和Soojin Park在一则相关的《视角》中讨论了这一进展。
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