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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

時間:2020-12-04 21:58來源:微鋰電作者:綜合報道

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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）的一個小組合作，提出了一種基于固態(tài)電池設(shè)計的新方法，他們稱之為“依賴擴散的全電池”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)家們把這個理論帶到DGIST，通過虛擬模型證實了它的可行性。然后ETRI能夠在實際的實驗中演示這種結(jié)構(gòu)。這一工作在發(fā)表于ACS能源快報的一篇論文中被描述為:超高能量密度全固態(tài)電池的擴散依賴石墨電極。

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)議以可擴展的方法在空間上排列兩個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。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進一步表示它計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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