前言

現如今，新能源汽車替代傳統燃油車這一大趨勢是越來越清晰了。然而關於新能源汽車的發展，由細分為純電和氫燃料，目前，只有日本是比較堅定的氫能源推動者，而中國美國歐洲都是電能為主，氫能為輔的發展策略。為此，甚至有了“新能源國運之爭”的論點。

拋開純電與氫燃料的對比優劣這個問題不談。我們今天關注一個純電新能源汽車的老問題，也是動力鋰電池的明顯弱點——其電池容量隨使用時間的累積會相對快速衰減。相比較於傳統燃油車動輒十幾萬里程的使用時間來看，動力電池的這一個缺點對於新能源汽車的長期穩定保有而言，顯然是令人討厭的特性。

電解質衰變

鋰離子電池因其高的能量密度、高的功率密度和低的自放電特性，在新能源汽車上被廣泛使用。然而，電池的壽命幾乎無法滿足使用者的需求，限制了電動汽車的進一步發展。

電解質是形成連線電化學能量載體或電池（本例中為電池）兩極（陽極和陰極）的介質。電解質可以是液體或類似糊狀的材料，這具體取決於電池的種類。但是，不管電解質的型別有什麼不同，它的目的始終是一樣的——在陽極和陰極之間傳輸帶正電的離子。

在目前的鋰離子電池的老化中，主要原因是在鋰電池使用的整個迴圈過程中，電解質透過高活性氧的氧化作用發生的化學衰變所導致的。除此之外，衰變是與所謂的“自由基”相互作用的結果自由基是具有不成對價電子（位於原子外殼中的電子）的分子，使它們具有高度的化學反應性。

為了改善電解質的衰變，緩解鋰離子電池的老化，科學家透過研究自然界中生物體的自由基和活性氧的衰變和老化效應，獲得了一些有趣而有用的發現，這個研究成果有望改善鋰電池的衰變問題，研究小組在《美國化學學會雜誌》上發表了這一成果。

新能源汽車的一大痛點——鋰離子動力電池的容量會隨時間逐漸衰減

防止鋰電池衰變

傳統技術中，減少鋰電池衰變的方法通常包括一些工程技術解決方案，如使用固體電解質代替液體電解質，或在中間設定物理屏障降低電解質的降解速度。雖然上述技術可以在一定程度上緩解鋰電池衰變，但是並沒有實質解決鋰電池的化學衰變趨勢。

上文提到，鋰電池衰變的主要原因是電解質被氧化。因為氧化過程能夠從其他原子和分子中吸收電子的破壞和降解過程，幾乎在自然界的任何地方都會發生。比如，常見的鐵生鏽或削皮後變成棕色的蘋果，所有這些都是氧化的結果。

既然氧化是大自然中的一種常態，那麼科學家們也同樣從自然中去尋找抗氧化衰變的方法，並設計出各種各樣的解決方案來對抗氧化衰變。本文的研究正是青島生物能源與生物加工技術研究所相關的首席研究員崔光磊教授和他的團隊根據自然界中的抗氧化酶的作用原理所提出d阿想法。根據這一技術，複製大自然已經在做的事情，並利用它來改進電池技術。

從生物體用來對抗自然界氧化的機制中得到啟發，研究小組以一種相對簡單、抗老化的粘合劑新增劑的形式創造了一種“光穩定劑”，可以新增到電池內部的電解液中。在電池內部，新增劑將收集自由基和單線態氧原子，以防止/降低衰變速度。

PS和PVDF組成的抗老化粘合劑的潛在化學原理

初步的理論計算和實驗檢驗表明，與傳統的鋰電池相比，這種受自然啟發的光穩定劑機制即使在更高的溫度下也能改善電化學效能。

崔教授認為，這些結果可能是一個新的開始，用於處理各種遭受化學降解的可充電電池的化學特性。基於其抗衰老粘合劑的成功初步結果，科學團隊已設定目標，將其天然抗衰老粘合劑商業化，希望將其作為新一代電池技術的元件，最終取代傳統的鋰離子電池。

引用

Bioinspired Antiaging Binder Additive Addressing the Challenge of Chemical Degradation of Electrolyte at Cathode/Electrolyte Interphase (Journal of the American Chemical Society)

“A review on the key issues of the lithium ion battery degradation among the whole life cycle”