伊利諾伊大學的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種將自愈技術(shù)應用于鋰離子電池的方法，可以使大大增加電池的可靠性，并且擁有更長的循環(huán)壽命。

研究小組制作了一種電池，該電池負極采用了硅納米顆粒復合材料，并且將復合材料保持高度的穩(wěn)定性，而穩(wěn)定性正是硅負極電池所面臨的困境。

該研究由材料科學和工程教授NancySottos和特種航天工程教授ScottWhite一起發(fā)表在AdvancedEnergyMaterials雜志上。ScottWhite表示：“這項工作對于自我修復材料研究尤其新穎，因為它適用于儲存能量的材料。這是超越以往思維的，因為不僅僅是恢復結(jié)構(gòu)性能，而是使材料自我愈合其存儲的能量。”

電動汽車和便攜式裝置的鋰離子電池負極通常由石墨顆粒復合材料制成。即使這些電池工作良好，他們需要很長時間充電，而且隨著時間的推移，電池的續(xù)航時間會不斷減少，因為電池已經(jīng)不再是新的了。

Sottos表示，硅具有十倍于石墨的理論能量密度，可以讓電池儲存更多的能源，但是硅的膨脹收縮會導致它的粉化，這是硅負極最為致命的缺陷。以前的研究發(fā)現(xiàn)，由納米尺寸的硅顆粒開發(fā)的電池陽極不太可能發(fā)生分解，但會遭遇其他問題。比如，經(jīng)過多次的充放電循環(huán)，最終電池將喪失性能，因為硅顆粒開始脫離粘合劑。

該小組通過進一步細化硅負極，并賦予硅納米顆粒在運行中自行固定的能力來解決這個問題。這種自我修復是通過在聚合物粘合劑和硅納米顆粒之間界面處的可逆化學鍵實現(xiàn)的。這種動態(tài)重新結(jié)合的過程基本上將硅顆粒和聚合物粘合劑牢牢保持在一起，顯著提高了硅負極電池的使用壽命。

研究人員還表示，他們接下來將研究這種自愈技術(shù)如何在固態(tài)電池中起作用，以期研發(fā)更加安全的電池。

目前，這項研究已經(jīng)得到了能源前沿研究中心的支持，該研究中心由美國能源部科學與技術(shù)基金會資助。