现在，电动汽车市场迅速发展。为了延长车辆的续航里程，对高容量电池的需求不断增长。据外媒报道，韩国浦项科技大学（POSTECH）和西江大学（Sogang University）的研究人员开发了一种功能性聚合物粘合剂，可用于稳定、高容量的负极材料，从而将当前电动汽车的续航里程至少提高10倍。

（图片来源：浦项科技大学）

 

       比起传统石墨负极，采用这种带电聚合物粘合剂的负极材料，可以实现10倍以上的容量。这一突破是通过用硅负极代替石墨并结合分层带电聚合物实现的，同时保持了稳定性和可靠性。

 

       对于创建高能量密度锂离子电池，硅等高容量负极材料十分重要，可以提供至少10倍于现有石墨或其他负极材料的容量。挑战在于，在与锂反应的过程中，高容量负极材料体积膨胀，对电池性能和稳定性构成威胁。为了解决这个问题，研究人员一直在探索可以有效控制体积膨胀的聚合物粘合剂。

 

       然而，目前的研究仅集中于化学交联和氢键结合。化学交联涉及粘合剂分子之间的共价键合。这使它们成为固体，但存在一个严重的缺陷，这些键一旦破裂，就无法修复。从另一方面来看，氢键结合是分子间基于电负性差异的可逆二次键合，但强度（10–65 kJ/mol）相对较弱。

 

       该团队开发的新型聚合物不仅利用氢键，还利用了库仑力（正负电荷之间的引力）。这些力的强度为250 kJ/mol，远高于氢键结合的强度，由于具有可逆性，容易控制体积膨胀。

 

       高容量负极材料表面大多带负电荷，而层状带电聚合物以正负电荷交替排列，可有效地与负极结合。此外，该团队还引入了聚乙二醇来调节物理性质，以促进锂离子扩散，从而获得锂离子电池中的高容量厚电极，并充分提升能量密度。

 

       研究负责人Soojin Park教授表示：“通过结合高容量负极材料，该研究具有明显提升锂离子电池能量密度的潜力，由此延长了电动汽车的续航里程。使用硅基负极材料，有望将车辆续航至少提高10倍。”