利用凝膠聚合物電解質之高能量密度LiB

 

刊登日期:2024/3/27
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韓國浦項工科大學(POSTECH)利用凝膠聚合物電解質技術,成功地提高了含矽材料之鋰離子電池(LiB)的能量密度。具有高蓄電容量的矽做為電動車鋰離子電池負極材料被認為是一項具有前景之候選技術,但在實用化方面仍有課題待解決。矽在充電時膨脹3倍以上,在放電時則收縮至原有尺寸,對於電池效率有顯著影響。使用奈米矽雖可在一定程度上解決膨脹問題,但奈米矽的製造複雜且成本較高。另一方面,微米級的矽在成本上具實用性,但仍有膨脹、收縮的問題。

有鑑於此,POSTECH提出了一項使用凝膠聚合物電解質的方法。與一般液體電解質不同,凝膠電解質呈固體或凝膠狀態,從而提高了穩定性。為了在微矽粒子(Micro Silicon)與凝膠電解質之間形成共價鍵,研究團隊利用電子束。而此共價鍵發揮了分散LiB動作時微矽體積膨脹產生的內部應力並提高了結構穩定性的作用。

使用此項方法開發的電池即使利用了比一般奈米矽負極所使用的顆粒大100倍的微矽粒子,仍可表現出穩定的性能,且具有與使用液體電解質之既有電池相當的離子傳導率,能量密度提高了約40%。此外,新開發的製造方法簡單,亦可適用於現有的電池製造產線。此次研究使用微矽負極完成了穩定的電池製造,今後將可望有助於實現高能量密度鋰離子電池系統的開發。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/240226_lib.html
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