■ 离子电导率提高了十倍,使其能够在室温下运行,并确保快速充电性能和防火安全。
■ 通过与已故诺贝尔化学奖得主约翰·B·古迪纳夫教授的研究团队的联合研究取得。

SK On 已成功共同开发了一种可在室温下运行的锂金属电池用聚合物电解质。这一成就通过该公司与已故德克萨斯大学约翰·B·古迪纳夫教授领导的研究团队的合作取得。预计这一成果将显著提升固态电池性能,并加速全固态电池的发展。

6月16日(韩国标准时间),SK On 宣布已成功与约翰·B·古迪纳夫教授团队中的研究助理教授哈迪·哈尼共同开发了一种新型聚合物电解质——“SIPE(单离子导电聚合物电解质)”

*单离子传导聚合物:该聚合物由全氟化锂盐单体(单体 A)与聚乙二醇单体(单体 B)共价结合。每个聚合单元的 8 个氟原子强烈的诱导效应和对离子的高π电子共轭导致了高锂离子(Li+)传导性。

SK On 开发锂金属电池聚合物电解质

▲ 图 BFBI-Li单体和PEG400-BFBI-Li聚合物的合成反应方案

古迪纳夫教授是电池技术的先驱,他将锂离子电池的容量提高了一倍。2019年,他在97岁时获得诺贝尔化学奖,成为有史以来最年长的诺贝尔奖得主。自2020年以来,他一直与SK On 合作开发锂金属电池的“固态电解质”,直到去年6月去世,之后由哈尼教授接管研究团队。
这项研究已发表在著名的《电化学学会杂志》上。
聚合物电解质被认为是下一代低成本、易制造的固态电池材料。然而,与氧化物和硫化物基电解质相比,它们的离子电导率较低,这意味着它们通常只能在70-80°C的高温下运行。克服这一限制是该领域的关键挑战之一。
SIPE 通过提高离子电导率*和锂离子迁移数**解决了这一问题。与现有的聚合物电解质相比,SIPE 在室温下的离子电导率提高了约十倍(1.1×10-4S/cm)锂离子迁移数从0.2提高到0.92,几乎提高了五倍。这些改进使其能够在室温下运行。 

(*)离子电导率:衡量材料传导离子的能力;数值越高表示电解质中离子运动越容易 

(**)迁移数:特定离子承载的电流比例;更高的锂离子迁移数意味着更多的锂阳离子在移动
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▲ 图源 aUTOMOTVE    SK on 下一代电池
更高的离子电导率和锂离子迁移数提高了电池输出和充电性能。
实验结果显示,应用了 SIPE 的电池在高倍率充放电(2C***)时保持了其放电容量的77%,相比于低倍率充放电(0.1C)。固态电解质通常在高倍率充电时会由于低离子电导率而导致显著的容量损失,但 SIPE 最小化了这一问题。
(***)C 速率(充放电速率):表示充放电速度的单位;1C 速率充电意味着电池在一小时内充电至100% 容量。
值得注意的是,固态电解质界面(SEI)的稳定性得到了改善,以抑制枝晶****的形成。锂金属电池通过使用金属锂代替石墨作为阴极可以显著提高能量密度。然而,解决持续存在的枝晶问题对于商业化至关重要。

(****)枝晶:在充放电过程中,当锂离子在阳极和阴极之间移动时,树状晶体结构会在阴极表面积累;这些结构是导致电池寿命和安全性降低的原因之一。

此外,SIPE 具有高机械耐久性,使其可能实现大规模生产。它还具有优异的热稳定性,能够承受超过250°C 的温度。当应用于下一代混合固态电池时,预计将提高充电速度和低温性能。
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▲ 图片来源  SK on    锂金属电池

“基于这项研究的结果,我们预计将加速应用聚合物电解质的固态电池的发展,”SK On 下一代电池研发办公室负责人金泰京表示。他补充道:“SK On 将通过利用我们在新材料技术方面的竞争优势,抓住下一代电池领域的增长机会。”
与此同时,SK On 正在开发两种类型的全固态电池:聚合物-氧化物复合材料和硫化物基电池。目标是在2025 年和2026 年分别生产试验原型,并在2028 年和2029 年生产商业原型。目前在韩国大田的公司电池研究所正在建设的硫化物基下一代电池试验工厂预计将在明年下半年完工。

转载  SK on

原文链接:https://skinnonews.com/global/archives/18283 


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议题

演讲单位

1

全固态电池研发进展

中科固能 吴凡 董事长/中科院教授

2

题目待定

中国科学技术大学

3

全固态电池工程化及制造装备探索

星楷科技 黄璟 总经理

4

低空飞行领域固态电池开发与应用

恩力动力 古兆坤 销售总监

5

功能型硫银锗矿电解质设计及固-固界面调控构筑高性能全固态电池

华中科技大学 余创 教授

6

专注“膜”材 工艺&设备 十六年

琥崧科技 龚本利 研究院院长

7

固态电解质的应用

合源锂创

8

干法电极&卤化物电解质赋能高比能全固态电池

有研科技集团 赵昌泰 教授/研究员

9

全固态电池的商业化进程和未来预测

邀请中…

10

固态电解质三大技术路线产业格局

邀请中…

11

车用固态电池的开发及应用现状

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12

锂金属负极在全固态电池中的应用及其挑战

邀请中…

13

硫化物电解质的环境稳定性和成本问题

邀请中…

14

全固态电池制造工艺的技术难点

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15

全固态电池在新能源汽车中的应用展望

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16

全固态电池技术成熟度提升的关键因素

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17

全固态与半固态电池技术的比较研究

邀请中…

18

如何解决全固态电池在低温环境下的性能问题

邀请中…

19

固态电池的集流体研究

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20

正极材料超高镍技术研究进展

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21

基于固态电解质的高容量层状氧化物

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22

PVD技术在锂金属负极的应用

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23

粉体处理技术在固态电池制造中的应用与挑战

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24

半固态电池用新型复合隔膜

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25

叠层工艺的关键痛点和技术瓶颈

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26

固态电池标准及测试评价技术研究

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原文始发于微信公众号(锂电产业通):SK On 开发锂金属电池聚合物电解质

 
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作者 ab

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