科学家开发出更安全、寿命更长的”三层”电池(图)

由首席研究员Kim Jae-hyun领导的DGIST能源与环境技术部的研究团队开发出了一种使用"三层固体聚合物电解质"的锂金属电池。 这项创新大大提高了防火安全性，同时延长了电池的使用寿命，使其成为电动汽车和大规模储能系统中的一个前景广阔的解决方案。DGIST的三层固体聚合物电解质电池提高了安全性、效率和耐用性，解决了枝晶问题，同时在1000次循环后保持了87.9%的性能。 它有望应用于包括电动汽车和储能系统在内的多种领域。





传统的固体聚合物电解质电池因结构限制而面临挑战，这些限制阻碍了电极之间的最佳接触。 这些局限性未能解决"枝晶"问题--在反复充电和放电循环过程中出现的树枝状锂形成。 树枝状突起具有严重的安全隐患，因为它们的不规则生长会损坏电池连接，导致火灾或爆炸。 因此，研究团队开发了一种三层结构的电解质来解决这些问题。 每一层都有不同的功能，大大提高了电池的安全性和效率。 这种电解液采用了"十溴二苯乙烷（DBDPE）"来防止起火，采用了"沸石"来增强电解液的强度，还采用了高浓度的锂盐"双（三氟甲烷磺酰）亚胺锂（LiTFSI）"来促进锂离子的快速移动。 这种三层固体电解质的特点是中间层坚固，可增强电池的机械强度，而柔软的外表面则可确保电极接触良好，便于锂离子移动。 这样就能加快锂离子的移动速度，提高能量传输率，并有效防止枝晶的形成。 实验结果表明，研究团队开发的电池在经过 1000 次充放电循环后，仍能保持约 87.9% 的性能，与通常只能保持 70-80% 性能的传统电池相比，耐用性显著提高。 它还能在火灾中自熄灭，从而大大降低了火灾风险。 这种电池预计将适用于从智能手机和可穿戴设备等小型设备到电动汽车和大型储能系统等各个领域。 金博士表示："预计这项研究将为使用[固体聚合物]电解质的锂金属电池的商业化做出重大贡献，同时提高[能源]存储设备的稳定性和效率。" DOI: 10.1002/smll.202406200 编译自/scitechdaily