电池技术重大突破，可将电动汽车续航提升10倍！

据外媒报道，韩国的两所顶级研究大学--浦项科技大学（POSTECH）和Sogang大学--已经联手创造了一种新材料，可以从根本上扩大电动汽车电池的充电容量，预计这项技术可将EV续航提升10倍！

由POSTECH教授Soojin Park（化学系）和Youn Soo Kim（材料科学与工程系）以及Sogang大学教授Jaegeon Ryu（化学与生物分子工程系）领导的研究小组开发了用于高容量阳极材料的带电聚合物粘合剂，该材料既稳定又可靠，其容量是传统石墨阳极的10倍甚至更高。这一突破是通过用硅阳极代替石墨，结合分层带电聚合物，同时保持稳定性和可靠性而实现的。该研究结果作为封面文章发表在《先进功能材料》杂志上。

据SciTechDaily报道，研究人员开发的新材料同时使用了氢键和库仑力--最好概括为负电荷和正电荷之间的吸引力。通过克服高容量阳极材料的缺点，这些综合力量使研究人员能够使用硅和其他高容量材料，而这些材料以前在电动车电池中的使用过于不可靠。硅和其他高容量阳极材料的容量至少是目前使用的材料（如石墨）的10倍。

POSTECH的化学教授和该项目的主要研究人员之一Soojin Park解释了他的团队的发现。"他告诉《科技日报》："这项研究有可能通过加入高容量的阳极材料来大幅提高锂离子电池的能量密度，从而延长电动汽车的行驶里程。"硅基阳极材料有可能将驾驶里程提高至少十倍。"

像硅这样的高容量阳极材料对于制造高能量密度的锂离子电池至关重要；它们可以提供至少10倍于石墨或其他现有阳极材料的容量。这里的挑战是，高容量负极材料在与锂反应过程中的体积膨胀对电池的性能和稳定性构成了威胁。为了缓解这一问题，研究人员一直在研究能够有效控制体积膨胀的聚合物粘合剂。然而，迄今为止的研究仅仅集中在化学交联和氢键上。化学交联涉及粘合剂分子之间的共价键，使其成为固体，但有一个致命的缺陷：一旦断裂，键就无法恢复。另一方面，氢键是分子之间基于电负性差异的可逆的二次结合，但其强度（10-65千焦/摩尔）相对较弱。

研究小组开发的新聚合物不仅利用了氢键，而且还利用了库仑力（正负电荷之间的吸引力）。这些力的强度为250千焦/摩尔，比氢键的强度高得多，但它们是可逆的，因此容易控制体积膨胀。高容量阳极材料的表面大多带负电，而分层带电的聚合物交替排列，带正负电，可以有效地与阳极结合。此外，该团队还引入了聚乙二醇来调节物理特性并促进锂离子扩散，从而形成了锂离子电池中发现的厚实的高容量电极和最大能量密度。

Soojin Park教授解释说："这项研究有可能通过加入高容量的阳极材料来大幅提高锂离子电池的能量密度，从而延长电动汽车的行驶里程。硅基阳极材料有可能将驾驶里程提高至少10倍"。

目前，电动汽车越来越受欢迎--2022年全球电动汽车市场的销售额超过1万亿美元，仅在美国就售出超过75万辆电动汽车。电动车的流行得益于其更绿色的环境足迹（它们靠电力而不是肮脏的能源运行），以及避免的燃料成本和政府减税所提供的财政激励。

导致消费者对电动车持怀疑态度的因素之一是它们的续航能力，这使得它似乎难以进行较长的旅行--尽管人们已经驾驶电动车进行了跨国公路旅行而没有出现问题。通过扩大电动车电池的续航能力，续航焦虑可能成为过去的恐惧。

如果这项革命性的电池技术商用，则可以大幅度提升了电动车的续航能力

参考资料：Dong-Yeob Han, Im Kyung Han, Hye Bin Son, Youn Soo Kim, Jaegeon Ryu and Soojin Park的 "分层充电聚合物实现高度集成的高容量电池阳极"，3。

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