能量密度提升40%之無負極鋰離子電池

 

刊登日期:2022/11/30
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韓國浦項工科大學(POSTECH)與蔚山科學技術研究所(UNIST)共同開發了一項無須使用負極(陽極)材料即可提高能量密度之無負極鋰離子電池(Anode-Free Lithium Batteries)。
 
一般鋰離子電池在充放電過程中鋰離子會反復進出負極,促使負極材料結構產生變化,經年劣化導致電池容量隨之下降。若不使用負極材料,僅以暴露的負極集電體進行充放電的話,電池容量的能量密度將可望提升。然而此項手法的致命缺點則在於負極不能穩定地儲存鋰離子,導致其膨脹,進而縮短電池的壽命。
 
有鑑於此,研究團隊透過在負極集電體上塗佈由聚乙烯亞胺(Polyethyleneimine)、炭黑等材料組成的離子傳導層,成功開發出無負極鋰離子電池。離子傳導性基材不僅為負極形成保護層,且可將負極膨脹控制在最小限度。研究發現,新開發的電池在碳酸鹽基電解液中可以長時間保持4.2 mAh/cm2的高容量與2.1 mA/cm2的高電流密度。此外,從理論上與實驗兩方面都已證明離子傳導性基材有利於儲存鋰離子。相較於既有電池,新電池的體積能量密度提高了40%,若搭載於電動車,續航里程相當於630公里。
 
另一項值得關注的是研究團隊亦成功地在使用了硫銀鍺礦型(Argyrodite)硫化物固體電解質的半電池(Half Cell)進行了實證,該電池在50次循環後仍顯示出97%的充放電效率。由於可以長時間維持高容量,將可望加速無爆炸風險之全固態電池的實用化開發。

資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/221031_battery-that-runs-630-km.html
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