為了尋求更安全的鋰離子電池，伊利諾伊大學(xué)(UI)的一個工程師團隊提出了一種基于聚合物的固體電解質(zhì)，該電解質(zhì)不僅可以自我修復(fù)，而且可循環(huán)使用，而無需高溫。通過使用特殊的交聯(lián)聚合物，新電解質(zhì)在加熱下會變得更堅硬，而不是分解。

鋰離子電池是現(xiàn)代電氣技術(shù)成功的典范之一。沒有它們，從智能手機到電動汽車的設(shè)備將是不切實際的-但它們遠(yuǎn)非完美。當(dāng)它們經(jīng)過規(guī)則的充放電周期時，易形成針狀或樹枝狀的鋰枝晶并在電池的結(jié)構(gòu)中生長。這會導(dǎo)致使用壽命縮短或電氣短路。在極端情況下，它還會損壞電池本身，導(dǎo)致起火和爆炸。

這些爆炸性故障的部分原因是鋰離子電池使用液體電解質(zhì)–如果電池嚴(yán)重受損，它會與電極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。伊利諾伊大學(xué)的材料科學(xué)和工程學(xué)研究生Brian Jing表示，固態(tài)聚合物或陶瓷電解質(zhì)已被視為替代品，但它們往往會在電池內(nèi)部產(chǎn)生的高溫下熔化。解決該問題的一種方法是使用交聯(lián)的聚合物線股生產(chǎn)橡膠狀鋰導(dǎo)體。它比更堅硬的固體電解質(zhì)具有更長的使用壽命，但是它不能自我修復(fù)并且很難回收。

UI團隊開發(fā)了一種制作交聯(lián)鍵的方法，以便它們產(chǎn)生交換反應(yīng)，并在它們之間交換聚合物鏈。這意味著聚合物在加熱時會變硬，并且會自我修復(fù)，導(dǎo)致樹枝狀晶鋰枝晶的生長減少。此外，無需強酸或高溫即可分解聚合物。相反，它在室溫下溶于水。但是，該技術(shù)尚不實用。

團隊負(fù)責(zé)人Christopher Evans表示：我認(rèn)為這項工作為其他人提供了一個有趣的測試平臺。我們在聚合物中使用了非常特殊的化學(xué)性質(zhì)和非常特殊的動態(tài)鍵，但我們認(rèn)為可以將該平臺重新配置為與許多其他化學(xué)性質(zhì)一起使用，以調(diào)節(jié)電導(dǎo)率和機械性能。

這項研究發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會雜志》上。