全固态电池技术突破从底层提升锂电性能

发布时间：2024-03-22 16:10:10 栏目：精选百科

导读 由浦项科技大学化学系教授Soojin Park、先进材料科学系博士生Sangyeop Lee、化学系Sungjin Cho博士和硕士生Hyunbeen Choi组成的研究小...

由浦项科技大学化学系教授Soojin Park、先进材料科学系博士生Sangyeop Lee、化学系Sungjin Cho博士和硕士生Hyunbeen Choi组成的研究小组( POSTECH)以及 POSCO N.EX.T Hub 的 Jin Hong Kim 博士和 Hongyeul Bae 博士最近成功提高了全固态电池的性能和耐用性。这一突破是通过采用一种称为底部电沉积的新颖方法实现的。他们的研究成果发表在国际期刊《Small》上。



二次电池用于电动汽车和储能系统等各种应用，通常依赖液体电解质。然而，液体电解质的易燃性会带来风险。这促使人们不断进行研究，探索在全固态电池中使用固体电解质和金属锂(Li)，从而提供更安全的选择。

在全固态电池的运行中，锂被镀在阳极上，并利用电子的运动来发电。在充电和放电过程中，锂金属经历失去电子、转变为离子、重新获得电子并电沉积回其金属形式的循环。然而，不加选择的锂电沉积会迅速耗尽可用的锂，导致电池的性能和耐用性显着降低。

为了解决这个问题，研究团队与POSCO N.EX.T Hub合作，开发了一种由功能性粘合剂(PVA-g-PAA)组成的全固态电池负极保护层。该层表现出优异的锂传输特性，可防止随机电沉积并促进“底部电沉积”过程。这确保了锂从阳极表面的底部均匀沉积。

研究小组使用扫描电子显微镜(SEM)进行分析，证实了锂离子的稳定电沉积和脱离。这显着减少了不必要的锂消耗。该团队开发的全固态电池即使使用薄至 10 微米 (μm) 或更小的锂金属，也能在长时间内表现出稳定的电化学性能。

领导这项研究的 Soojin Park 教授表示：“我们通过新颖的电沉积策略设计了一种持久的全固态电池系统。” 他补充道：“通过进一步的研究，我们的目标是提供更有效的方法来延长电池寿命并提高能量密度。” 基于合作发现，浦项制铁计划推动锂金属阳极(下一代二次电池的核心材料)的商业化。