由首席研究員Kim Jae-hyun領導的DGIST能源與環境技術部的研究團隊開發出了一種使用"三層固體聚合物電解質"的鋰金屬電池。這項創新大大提高了防火安全性，同時延長了電池的使用壽命，使其成為電動汽車和大規模儲能系統中的一個前景廣闊的解決方案。DGIST的三層固體聚合物電解質電池提高了安全性、效率和耐用性，解決了枝晶問題，同時在1000次循環後保持了87.9%的性能。它有望應用於包括電動汽車和儲能系統在內的多種領域。
傳統的固體聚合物電解質電池因結構限制而面臨挑戰，這些限制阻礙了電極之間的最佳接觸。這些局限性未能解決"枝晶"問題--在反覆充電和放電循環過程中出現的樹枝狀鋰形成。樹枝狀突起具有嚴重的安全隱患，因為它們的不規則生長會損壞電池連接，導致火災或爆炸。
因此，研究團隊開發了一種三層結構的電解質來解決這些問題。每一層都有不同的功能，大大提高了電池的安全性和效率。這種電解液採用了"十溴二苯乙烷（DBDPE）"來防止起火，採用了"沸石"來增強電解液的強度，還採用了高濃度的鋰鹽"雙（三氟甲烷磺酰）亞胺鋰（LiTFSI）"來促進鋰離子的快速移動。
這種三層固體電解質的特點是中間層堅固，可增強電池的機械強度，而柔軟的外表面則可確保電極接觸良好，便於鋰離子移動。這樣就能加快鋰離子的移動速度，提高能量傳輸率，並有效防止枝晶的形成。
實驗結果表明，研究團隊開發的電池在經過1000次充放電循環後，仍能保持約87.9%的性能，與通常只能保持70-80%性能的傳統電池相比，耐用性顯著提高。它還能在火災中自熄滅，從而大大降低了火災風險。這種電池預計將適用於從智能手機和可穿戴設備等小型設備到電動汽車和大型儲能系統等各個領域。
金博士表示："預計這項研究將為使用[固體聚合物]電解質的鋰金屬電池的商業化做出重大貢獻，同時提高[能源]存儲設備的穩定性和效率。"
DOI:10.1002/smll.202406200
編譯自/scitechdaily
