中国科学院
聚苯乙烯和聚偏氟乙烯抗老化粘合剂的基本化学机理
信用:张焕瑞 对于使用层状过渡金属氧化物阴极的高压锂电池，电池电解质的化学降解导致其容量迅速衰减，这给这种潜在的下一代锂电池的实际应用带来了巨大挑战
中国科学院青岛生物能源与生物加工技术研究所(QIBEBT)的研究人员受到了生物解决高活性氧和自由基老化效应的方法的启发，从而解决了这个问题
这项研究发表在10月13日的《美国化学学会杂志》上
在传统电池的电路中，电极——一个负极(阴极)和一个正极(阳极)——是与电路非金属部分(电解质)接触的导体
含有过渡金属氧化物的锂电池中电解质的化学降解是在电路循环过程中由高活性氧的氧化和自由基(任何具有不成对价(外层)电子的原子、分子或离子)的攻击引起的
一些旨在解决这个问题的策略主要涉及材料表面原子层的巧妙工程技巧，或者使用固体电解质而不是液体电解质
这里的目的是建立一个物理屏障来减缓电解质分解的速度
但是随着时间的推移，即使减慢也不能基本上抑制它们的化学降解
在自然界中，这种降解几乎随处可见，因为氧是最能吸引其他原子和分子电子的元素之一
苹果褐变、铁块生锈和皮肤老化都是氧化“损伤”的部分产物
大自然想出了各种各样的方法来解决这个问题
生物体通常会产生不同类型的酶来清除活性氧和自由基，从而缓解这一问题
“所以，我们想，为什么不试着复制大自然已经做的事情，并把它放在电池里呢？”该项研究的首席研究员、QIBEBT的崔光磊说
受这些有机抗氧应对机制的启发，研究人员开发了一种光稳定剂——一种相当简单的抗衰老电解质粘合剂添加剂，可以清除发生的单线态氧原子和自由基
通过实验研究和理论计算，研究人员发现这种基于层状过渡金属氧化物的锂电池中的生物激发氧清除机制提供了优异的电化学性能，即使在高温下也是如此
“这预示着一种新的范式，用于操纵各种可充电电池的阴极和电解质化学，包括电解质的化学降解，”教授说
崔补充道
继光稳定剂的成功之后，研究人员旨在将基于高压层状氧化物阴极的锂电池商业化，并将其受生物启发的抗老化粘合剂作为超越传统锂离子技术的下一代储能设备
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