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韓國開發(fā)固態(tài)儲能電池新結(jié)構(gòu) 帶來更高的能量密度和簡化的工藝

時(shí)間:2020-12-04 21:58來源:微鋰電作者:綜合報(bào)道

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在能源儲能研究的眾多不同途徑中，固態(tài)電池被許多人視為最有希望克服成本、長期性能和防火安全等問題的技術(shù)。

在固態(tài)電池中，研究人員正在研究各種不同的材料和設(shè)備結(jié)構(gòu)，每種材料都有其自身的挑戰(zhàn)和優(yōu)勢。通常，這些挑戰(zhàn)在于實(shí)現(xiàn)足夠的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，以及開發(fā)用于大規(guī)模制造的材料和工藝。

韓國電子與電信研究院（ETRI）的科學(xué)家與大邱慶北科技大學(xué)（DGIST）的一個(gè)小組合作，提出了一種基于固態(tài)電池設(shè)計(jì)的新方法，他們稱之為“依賴擴(kuò)散的全電池”固態(tài)電極。

該方法的關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)離子可以在活性石墨顆粒之間傳輸，這意味著不需要增加離子傳導(dǎo)的添加劑。這意味著電極只需要包含活性儲能材料和粘合劑，由于存在更少的材料以及為溶劑和粘合劑材料提供更多選擇，這將增加儲能容量，并可能簡化生產(chǎn)。

ETRI的科學(xué)家們把這個(gè)理論帶到DGIST，通過虛擬模型證實(shí)了它的可行性。然后ETRI能夠在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中演示這種結(jié)構(gòu)。這一工作在發(fā)表于ACS能源快報(bào)的一篇論文中被描述為:超高能量密度全固態(tài)電池的擴(kuò)散依賴石墨電極。

在全固態(tài)電池中，通常將電極制造為活性材料和固體電解質(zhì)的復(fù)合物，以模仿采用液體電解質(zhì)的鋰離子電池的電極。因此，有效的協(xié)議以可擴(kuò)展的方法在空間上排列兩個(gè)組件對于高性能全固態(tài)電池至關(guān)重要。在此，提出了用于能量密度比典型的復(fù)合型電極高的全固態(tài)電池的全固態(tài)電極的設(shè)計(jì)。所提出的電極主要由活性材料組成，在活性材料之間具有無縫界面，從而允許粒子間鋰離子擴(kuò)散。

因此，在電極制造過程中可以完全排除固體電解質(zhì)，通過消除對與固體電解質(zhì)有關(guān)的（電子）化學(xué)的擔(dān)憂，可以為制造方案提供更高的靈活性。此外，通過增加電極中活性材料的含量，它可以顯著提高歸一化能量密度。這種電極概念為高性能全固態(tài)電池提供了有意義的進(jìn)步。

ETRI研究人員Young-Gi Lee說：“我們首次揭示了離子只能與活性物質(zhì)一起擴(kuò)散。我們不再局限于現(xiàn)有的全固態(tài)二次電池所使用的結(jié)構(gòu)。我們計(jì)劃使用這種技術(shù)來開發(fā)具有高能量密度的二次電池。我們還將確保我們擁有核心技術(shù)的權(quán)利，并致力于可商業(yè)化的版本。”

在研究方面，ETRI進(jìn)一步表示它計(jì)劃研究相同的方法是否可以為石墨以外的材料帶來更好的性能，并且還將在電極界面上起作用，以從電池中榨取更多性能并使電極更薄。

(責(zé)任編輯：子蕊)

文章標(biāo)簽：電池能量密度固態(tài)儲能電池

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