電気自動車市場は爆発的な成長を遂げ、2022年には世界的な販売額が1兆ドルを超え、韓国の国内販売台数も10万8千台を超えました。必然的に、EVの走行距離を延ばす高容量バッテリーの需要が高まっています。最近、POSTECHとSogang大学の共同研究チームが、安定した高容量アノード材料のための機能性高分子バインダーを開発しました。これは、現在のEVの走行距離を少なくとも10倍以上に延ばすことができます。
POSTECHのSoojin Park化学科教授とYoun Soo Kim材料科学工学科教授の研究チームとSogang大学のJaegeon Ryu化学・生命分子工学科教授率いる研究チームは、従来のグラファイトアノードよりも10倍以上の容量を提供する安定で信頼性の高い高容量アノード材料のための高電荷性高分子バインダーを開発しました。グラファイトをシアノードで置き換え、層状の帯電高分子を組み合わせて安定性と信頼性を維持し、この突破口を実現しました。この研究結果はAdvanced Functional Materialsの表紙記事として掲載されました。
シリコンなどの高容量アノード材料は、高エネルギー密度のリチウムイオンバッテリーを作成するために必要であり、従来のグラファイトまたは他のアノード材料の少なくとも10倍の容量を提供することができます。ここでの課題は、リチウムとの反応中の高容量アノード材料の体積膨張がバッテリーの性能と安定性に脅威をもたらすことです。これを緩和するため、研究者たちは体積膨張を効果的に制御できる高分子バインダーを調査してきました。
しかし、これまでの研究は化学的な架橋と水素結合に焦点を当ててきました。化学的な架橋はバインダー分子間の共有結合を伴い、固体化しますが、致命的な欠点があります。一度破れると、結合は復元できません。一方、水素結合は電気陰性度の差に基づく分子間の可逆的な二次的結合ですが、その強度（10–65 kJ/mol）は比較的弱いです。
研究チームが開発した新しい高分子は、水素結合だけでなく、クーロン力（正と負の電荷間の引力）を活用しており、その強度は250 kJ/molで、水素結合に比べて高く、可逆的です。高容量アノード材料の表面は主に負に帯電しており、層状の帯電高分子が正と負の帯電交互に配列され、アノードと効果的
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