UCSD開發高能量密度、長壽命之全固態鋰離子電池

 

刊登日期:2021/12/10
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加州大學聖地亞哥分校(UCSD)開發了一項以微型矽粒子形成之負極與硫化物固體電解質製成的鋰離子電池。由於充電時在負極上形成高密度鋰矽合金粒子,抑制了合金化導致的體積膨脹,並避免使用液體電解質會出現的界面不穩定化,進而實現安全、高能量密度,且高充放電循環壽命之鋰離子電池開發。新電池可以克服既有電池的侷限性,從電網儲能到電動車等領域都將可望有廣泛應用。

研究團隊為了製造出不使用石墨與聚合物粘合劑的全矽負極,選擇了易於製造、低成本的微矽粒子以取代一般的奈米粒子,並予以漿料化(Slurrying)後製成負極,且不使用液體電解質,而是利用硫化物基底的固體電解質試作出全固態電池。

在充電過程中,鋰離子從正極移動到負極,與微矽反應形成鋰矽合金粒子。由於合金粒子的高密度化,形成具有優異機械性能的鋰矽合金電極,進而抑制了膨脹現象。此外,硫化物固體電解質層呈現鈍化,防止了與負極的反應並維持穩定的界面。實驗結果顯示,經過500次充放電循環後,容量在室溫下仍保持在80%,確認具備優異的面積電流密度、廣泛運作溫度範圍、高能量密度、高安全性等電池性能。今後研究團隊將繼續展開基礎研究,同時計畫成立新創企業UNIGRID,並與LG Energy Solution合作推動實用化開發。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/211110_a-new-solid-state-battery.html
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