(oneechanblog) – ビス-イミノ-アセナフトキノン-パラフェニレン（BP）共重合体は、リチウムイオン電池が最大5年以上にわたってほぼ全容量を維持できる新しいタイプの材料です。
現在の充電式電池式電子機器の弱点は、充電回数に応じて電池容量が減少することであり、これはまた、時間の経過とともに使用時間が制限されることを意味します。 バッテリー100％の新しいスマートフォンは1日間使用できますが、約1年後、同じサービス量で、デバイスは約3/4日間しか実行できません。 リチウムイオン電池を充電できる回数は現在限られており、電池容量は時間とともに減少しています。 一部のメーカー（たとえば、iPhoneに適用されたAppleなど）は、ユーザーが簡単に視覚化できるように、「バッテリーの状態」と呼ばれるインジケーターを通じてこの変化を示します。
リチウムイオン電池の容量損失の主な原因の1つは、グラファイトアノードの劣化です。 グラファイトは、30年以上にわたってリチウムイオン電池の負極のアノードとして使用されてきました。 アノードとカソード、および電解質は、電気化学反応（充電と放電）が発生する環境を形成します。 グラファイトアノードが直面する最大の課題は、高速電流レートでの深い充電サイクル中のグラファイトフレームワークの剥離であり、これは時間の経過とともに容量の損失につながります。 そのため、PVDF（ポリフッ化ビニリデン）は、グラファイトフレームワークを安定させるためのバインダーとして使用されます。 ただし、PVDFの電解質への非導電性で溶解度が遅いため、長寿命のリチウムイオン電池モデルでの使用が制限されています。 実際には、電極バインダーとしてPVDFを使用するリチウムイオン電池は、500回の充放電サイクル後に65％の容量しか残っていません。
これらの問題に対処するために、北陸先端科学技術大学院大学（JAIST）の研究者チームは、ビス-イミノ-アセナフトキノン-パラフェニレン共重合体から作られた新しいバインダーを使用しています。 BPにより、1700回を超える充電および放電サイクルの後、バッテリーは最大95％の容量を維持できます。 毎日1回の充放電サイクルを実行すると、BP接着剤を使用したバッテリーは約5年後にほぼ全容量を使用できます。
BPバインダーは、PVDFよりも大幅に優れた機械的安定性を備えており、ビス-イミノ-アセナフテンキノンとグラファイト基の間のπ-π相互作用、およびバッテリーとの共重合体におけるリガンド（リガンド）の良好な接着により、アノードに接着します。銅集電装置。 BP共重合体は、PVDFよりも導電性が高く、抵抗が低く、より薄い固体電解質界面を形成します。 最後に、BP共重合体は電解質とほとんど反応せず、電池寿命全体にわたってその劣化を防ぎます。 電子顕微鏡からの画像は、BPバインダーには小さな亀裂しか形成されていないのに対し、PVDFには総充放電サイクルのほぼ3分の1後に非常に大きな亀裂があることを示しています。
BP共重合体の発見は、長寿命のリチウムイオン電池の開発、ならびに経済的および環境的変化への道を開くでしょう。 より長持ちするバッテリーは、特に電気自動車や人工臓器などの製品など、長期間使用するのに十分な品質のデバイスを開発するのに役立ちます。 環境の面では、特に誰もが少なくとも1台のモバイルデバイスを所有している現代社会では、より耐久性のあるバッテリーは、短時間で需要を満たすことができなくなったときに無駄を減らします。
