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
研究者らは、シリコン陽極のリチウム電池に対して、陽極の膨張・収縮のサイクルを助ける分子「滑車」を用いる高度な方法を応用した。この技術は、シリコン陽極を用いたリチウム電池に、他のタイプの陽極を用いた市販のリチウムイオン電池と同様の性能をもたらす。リチウム電池の性能を改善する方法を探索する中で、特に魅力的な1つの選択肢はシリコン陽極を用いるというもので、これにより電気自動車での使用に十分な体積密度およびエネルギー密度を有する電池が可能になると考えられる。しかし、充電中のシリコンに生じる大きな体積変化のために、電池の部品が故障することになる。今回Sunghun Choiらは、シリコン陽極中の粒子を結び付けるバインダー材料に、ポリロタキサン（PR）として知られる、主鎖骨格に沿って環構造を有するアンカーポリマーを含有させた。PRは、その環構造を介した骨格の運動から生じる独自の機械特性を有する。PRは陽極上のストレスを解放する滑車系として機能し、陽極が膨張・収縮するのをより容易にする。研究者らはこの技術を用いて、現在市販されているリチウムイオン電池の範囲内で同じ面積容量を有するシリコン陽極を作製することに成功した。さらに、完成した電池 は数百サイクル後でも最初の能力を98％保持するという、 適度なサイクル性を示した。Jaegeon RyuとSoojin Parkは、関連するPerspectiveでこの新技術について論じている。
###
Journal
Science