8月18日，据外媒报道，光州科学技术研究所（Gwangju Institute of Science and Technology）开发出提高锂离子电池寿命的通用方法。
电动汽车的出现引起了对高能量密度锂离子电池的需求。这导致了具有大电荷存储容量的阳极的发展。值得注意的是，电池存储容量在多次充电/放电循环中往往会降低，从而缩短电池寿命。
在2022年3月21日在线发表在《材料化学杂志》上的一项最新研究中，韩国光州科学技术研究所（GIST）的研究人员开发了一种新方法，用于修改传统阳极，以提高电池的循环性能。
电池寿命短是由于循环过程中阳极的不可逆体积变化导致的，这会导致电触点退化和结构崩溃。充电期间，锂离子从阴极移动，并与阳极中的纳米颗粒结合。在放电过程中，锂离子移回阴极。随着时间的推移，阳极中的纳米颗粒破裂并在电极-电解质界面聚集在一起。这会导致电气断开，减少阳极可以存储或传输的电荷量。
图片来源：Gwangju Institute of Science and Technology
研究人员开发的方法通过将纳米颗粒封装在弹性网状结构中，增强了阳极的强度，使其对体积变化更具弹性。
为了证实方法的可操作性，研究人员使用了一种传统的阳极，其中含有由聚合物（聚偏氟乙烯）粘合剂连接在一起的硅纳米颗粒。为了适应网状结构，他们通过使用退火工艺加热阳极来去除粘合剂。然后用还原的氧化石墨烯（rGO）溶液填充纳米颗粒之间的间隙，该溶液干燥后形成网，将硅纳米颗粒固定在一起，防止它们开裂。此外，纤维网为电子提供了导电途径，使纳米颗粒能够与锂结合。
研究人员使用一种称为“旋涂”的技术在阳极表面涂上rGO。rGO涂层用作沉积保护层的种子层，该保护层由添加了镁和镓金属氧化物的氧化锌（MGZO）组成。该MGZO层为阳极提供了结构稳定性。经测试，即使在几次充放电循环后，改性阳极仍能保留大部分电荷。“该结构在500次循环后保持了1566 mAhg-1的高存储容量，并显示出91%的库仑效率，这与电池寿命有关。这可能为电动汽车铺平道路，使我们能够通过一次性充电进行长距离驾驶，”Kim教授强调道。
虽然研究人员使用了硅阳极，但开发的方法适用于其他阳极材料，如Sn、Sb、Al和Mg。此外，无论阳极是如何制造的，都可以对其进行修改，使其成为提高电池寿命的普遍适用方法。