南韓研發超薄 20 微米厚鋰陽極,電池庫倫效率更達 96%

作者 | 發布日期 2021 年 06 月 03 日 10:00 | 分類 能源科技 , 電力儲存 , 電池 Telegram share ! follow us in feedly


南韓科學家最近在鋰電池研究獲得突破,新型超薄鋰金屬電池讓我們離安全、長壽鋰電池更近了一些。

鋰金屬電池跟我們現在常用的鋰離子電池不太一樣,雖說正極(陰極)都是採用鋰和鈷、鎳、錳等金屬組成,但是負極(陽極)從原先的石墨、銅,轉變成鋰金屬,過去研究顯示,改用鋰金屬當陽極,可以將儲電容量拉高 2 倍,能量密度也能顯著提升。

只不過這並不是材料換一換即可,鋰金屬活性比鈉、鎂都還要高,在充放電過程中會容易沉積鋰離子,最終電極表面會因為沉積不均勻形成樹枝狀鋰晶枝,這些晶枝容易刺穿絕緣層,最終導致故障電池起火,因此有不少團隊認為,若要防止生成鋰晶枝,得先在鋰周圍裹一層防護罩,又或是在陽極與電解質間製造一層固態電解質界面(SEI)。

南韓大邱慶北科學技術院官網(DGIST)教授 Yong Min Lee 指出,鋰晶枝生成情形取決於電池陽極的表面性質,因此在鋰金屬電池的關鍵解方中,就是打造一層有效的 SEI。而 DGIST 團隊也透過鋰金屬粉末(LMP),打造出超薄的複合電極。

鋰金屬粉末為球形顆粒,可以提高電極的表面積、厚度也能依照需求調整,且為了避免電極表面不平坦、造成電池失效,團隊這次還發現,硝酸鋰能有效解決這個問題,最後研製出 150 公厘寬、20 微米厚的陽極,電池充放電循環 450 次循環後,容量仍可維持 87%,庫倫效率更達 96%。

DGIST 科學家發現,在製造過程中加入硝酸,能夠製造出超薄的陽極,以及表面光滑、均勻的 SEI 。 Lee 指出,團隊在鋰金屬粉末電極加入的穩定添加劑,有助研發高比能量和循環壽命長的鋰金屬電池、鋰硫電池和鋰空氣電池。

(首圖來源:shutterstock)