一个研究小组开发了一项核心技术，以确保锂离子电池在快速充电条件下的充放电稳定性和长寿命。他们的研究结果发表在《高级功能材料》杂志上。

电动汽车广泛普及的一个关键前提是提高锂离子电池在行驶里程和安全性方面的性能。快速充电对于用户的便利也是必不可少的。然而，提高锂离子电池的能量密度需要更厚的电极，这可能导致电池在快速充电时退化和性能下降。

为了解决这一问题，研究小组在锂离子电池的阳极表面部分涂上小于1微米的氧化铝(Al2O3)颗粒，找到了解决方案。虽然世界上许多研究人员都把注意力集中在电极内部的材料上，比如将功能纳米技术引入石墨等阳极材料，但崔博士的团队采用了一种直接的加工技术，在电极表面涂上氧化铝。

氧化铝成本低，电绝缘性和耐热性好，化学性质稳定，具有良好的机械性能，广泛应用于各种陶瓷。

KERI的研究人员发现，氧化铝颗粒有效地控制了锂离子电池中阳极和电解质之间的界面，形成了有效运输Li+的界面高速公路。这可以防止在快速充电过程中锂的电沉积(一种不可逆的变化，使锂无法进行额外的充放电)，从而确保锂离子电池在充放电过程中的稳定性和寿命。

这项技术的另一个优点是可以提高锂离子电池的能量密度。在电极内部引入其他功能材料以提高性能和稳定性，通常会使合成过程复杂化，并减少可逆锂的数量(初始库仑效率)。它还增加了电极厚度，导致在快速充电条件下性能下降。

然而，KERI技术涉及石墨阳极的表面处理，而不是修改内部活性石墨材料。这种方法即使在快速充电条件下也能实现高能量密度厚膜电极的稳定性能，而不会损失可逆锂的数量。

• 
• 

通过各种测试，研究小组证实，涂有氧化铝的高能量密度阳极(4.4 mAh/cm2)表现出世界级的性能，即使在500次快速充电后也能保持超过83.4%的容量(剩余容量比)。他们已经用高达500mAh的袋式电池验证了这一性能。该团队目前正计划扩大这项技术的规模，使其适用于大面积、中容量到大容量的电池。

该研究小组由韩国电工技术研究院(KERI)电池材料与工艺研究中心的崔正熙博士领导，汉阳大学李钟元教授团队和庆熙大学朴敏植教授团队合作。

“方便的快速充电和锂离子电池的能量密度长期以来一直被认为是一种权衡，这阻碍了电动汽车的广泛采用，”崔博士说。“我们的工作将有助于开发稳定、高能量密度、能够快速充电的锂离子电池。这一进步将有助于更广泛地采用电动汽车，并支持实现国家碳中和。”

已经在韩国和美国注册了专利。

更多信息:Jeong - Hee Choi等，面向快速充电锂离子电池的多界面电极定制策略，Advanced Functional Materials(2024)。DOI: 10.1002 / adfm.202400414期刊信息:国家科学技术研究委员会提供的先进功能材料引文:稳定的高能量密度锂离子电池可能导致快速充电的电动汽车(2024,5月31日)检索自https://techxplore.com/news/2024-05-stable-high-energy-density-lithium.html除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。

点击分享到