韩国电气研究院(KERI)的下一代电池研究中心的Ha Yun-cheol博士与庆熙大学应用化学系的Bying-gon Kim教授团队、中央大学能源系统工程部的 Seung-gi Moon 教授团队、釜山大学材料工程部的Seung-gi Lee 教授团队合作,开发了一种可以最优混合全固态电池(硫化物系)用阳极活性材料和固态电解质的技术。

全固态电池因其极低的火灾和爆炸风险而被视为下一代电池,但由于是“固态”,相比基于“液态电解质”的电池技术要求更高,制造更为困难。特别是在电极板制造中,内部的阳极活性材料和固态电解质、导电剂与粘结剂的有效混合和分散是已知的难题之一。因为必须创建能够让电子和锂良好传递的结构通道,并且接触面的界面阻抗也需要很低。

目前为止,有通过湿法或干法环境机械简单混合,制造几十到几百微米厚度的复合材料,以及用固态电解质包裹阳极活性材料表面的“核-壳(Core-shell)”结构方式,但电子和离子的移动不畅或形成低界面阻抗并不容易。

研究团队利用了一种在阳极活性材料上部分涂覆固态电解质的方法。固态电解质对氧气和水分敏感,使用不当会导致退化。然而,通过开发能够使用所谓“惰性(非活性)气体”的特殊设备“刀片磨(Blade Mill)”,研究了各种固态电解质涂层结构,并实验验证了与阳极活性材料的最佳混合比例。

此后,通过各种模拟,获得了多个数据,可以提高全固态电池的“活性物质利用率(理论容量与实际运行容量比)”和“速率特性(相比低电流充·放电的高速充·放电)”。将这些结果应用到样品(软包电池)中,验证了全固态电池性能的提升。

相关研究成果已发表在能源领域国际知名学术期刊“能源存储材料(Energy Storage Materials)”上。该期刊的“JCR Impact Factor”为18.9,属于该领域前5%。

哈尹哲博士表示:“为了推广全固态电池,除了提高固态电解质本身的性能和降低成本外,帮助离子和电子顺畅流动的电极板的结构设计和制造过程技术也很重要。通过在阳极活性材料上部分涂覆固态电解质的最佳比例,可以提高电极板的功能性,并显著贡献于全固态电池性能的提升。”

KERI已经获得了技术相关专利,并认为该成果将引起全固态电池电极板和电池制造相关人员的广泛关注,并计划挖掘相关需求企业以推动商业化。

原文链接:https://m.news.nate.com/view/20240729n13186?mid=m03&list=recent&cpcd=

 
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作者 808, ab

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