钜大LARGE | 点击量：708次 | 2021年12月15日
研究人员开发了全固态二次电池的新型电极结构，优化了电池效率
韩国研究人员开发了一种新型的全固态二次电池电极结构。如果采用该技术，电池的能量密度将比现有技术显著提高，对高性能二次电池的发展有巨大的贡献。
ETRI的研究人员正在研究一种新型的全固态二次电池电极结构。
来自电子与电信研究所(ETRI)和大州庆北科学技术研究所(DGIST)的一个联合研究小组在识别了锂离子在活性材料之间容易扩散的机理后，设计了一种全固态二次电池的新型电极结构。他们在ACS能源快报上发表了他们的研究结果，这是一本由美国化学学会(ACS)经营的专门研究能源领域的国际在线学术期刊。
与只能使用一次的初级电池不同，次级电池可以反复充电和使用。二次电池技术对机器人、电动汽车、储能系统(ESS)和无人机的重要性正逐年增加。
全固态二次电池使用固体电解质在电池电极内传输离子。固体电解质比液体电解质安全，液体电解质会引起火灾。此外，固体电解质可以实现在双极型二次电池，以增加能量密度的简单电池配置。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
传统的全固态二次电池的电极结构包括负责离子传导的固体电解质，提供电子传导手段的导电添加剂;负责储存能量的活性材料;以及在物理和化学上保持这些组成部分的粘合剂。
然而，ETRI的研究人员通过系统的实验发现，离子甚至可以在石墨活性物质颗粒之间传输。他们提出了一种新型的全固态二次电池电极结构，仅由活性材料和粘合剂组成。研究人员证实，即使在电极中不添加固体电解质添加剂，全固态二次电池的性能也可能更好。
在DGIST通过在超级计算机上运行的一个虚拟模型的电化学测试，验证了ETRI提出的新结构的理论可行性。ETRI的研究人员成功地在实际实验中演示了这种结构。其结果是一个依赖扩散的全固态电极。
如果采用ETRI技术，电极将不再需要固体导电添加剂材料;相反，活性更强的物质可以被压缩到相同的体积中。也就是说，电极中活性物质的含量可增加98wt%，能量密度是常规石墨复合电极的1.5倍。
该技术在制造过程方面也有优势。硫化物型固体电解质具有较高的离子电导率和中等的可塑性，被认为是制备全固态电池的理想材料。但是由于它的高化学反应性，当涉及到溶剂和粘合剂时，硫化物型固体电解质留给电池开发者很少的选择。相比之下，新的ETRI电极，开发人员可以自由选择在电池中使用的溶剂和粘合剂的类型，因为电极中不包含高活性的固体电解质。这也允许研究人员寻求新的方法来改善全固态二次电池的性能。
参与这项研究的Young-GiLee博士说：“我们首次发现，离子可以仅通过活性材料进行扩散。我们不再受制于现有的全固态二次电池的结构。我们计划利用这项技术开发具有更高能量密度的二次电池。我们还将确保我们对核心技术的权利，并致力于开发一个可以商业化的版本。”
虽然ETRI的研究是使用石墨阴极活性材料进行的，但它打算在相同的概念基础上继续使用各种其他电极材料进行研究。它还计划提高技术以提高效率。这可以通过消除电极之间的界面问题和减少电极的体积来实现。
