采用新型电沉积方法的全固态电池技术取得突破，提高了效率和寿命。由浦项科技大学（POSTECH）化学系教授 Soojin Park、先进材料科学部博士生 Sangyeop Lee、化学系博士 Sungjin Cho 和硕士生 Hyunbeen Choi 以及浦项制铁公司 N.EX.T Hub 的 Jin Hong Kim 博士和 Hongyeul Bae 博士组成的研究小组最近成功提高了全固态电池的性能和耐用性。他们的研究成果发表在国际期刊《Small》上。

通过底部电沉积机制稳定锂金属阳极全固态电池的示意图。资料来源：POSTECH

应对电池安全挑战

在电动汽车和储能系统等各种应用中，二次电池通常依赖于液态电解质。然而，液态电解质的易燃性带来了火灾风险。这促使人们不断努力探索在全固态电池中使用固态电解质和金属锂（Li），从而提供更安全的选择。

在全固态电池的运行过程中，锂被镀在阳极上，利用电子的运动产生电力。在充电和放电过程中，锂金属会经历失去电子、转化为离子、重新获得电子和电沉积回金属形态的循环过程。然而，锂的任意电沉积会迅速耗尽可用的锂，导致电池的性能和耐用性大幅降低。

阳极保护的创新

为解决这一问题，研究团队与浦项制铁 N.EX.T Hub 合作开发了一种由功能粘合剂（PVA-g-PAA）[2]组成的全固态电池阳极保护层。该层具有优异的锂转移特性，可防止随机电沉积并促进"底部电沉积"过程。这可确保锂从阳极表面底部均匀沉积。

研究小组利用扫描电子显微镜（SEM）进行了分析，证实了锂离子的稳定电沉积和分离[3]。这大大减少了不必要的锂消耗。研究小组开发的全固态电池还证明，即使锂金属薄至 10 微米（μm）或更薄，也能长时间保持稳定的电化学性能。

领导这项研究的 Soojin Park 教授表达了他的承诺，他说："我们通过一种新颖的电沉积策略设计出了一种持久的全固态电池系统。通过进一步研究，我们的目标是提供更有效的方法来提高电池寿命和能量密度。在合作研究成果的基础上，浦项制铁控股公司计划推进锂金属阳极的商业化，这是下一代二次电池的核心材料。"

说明

1. 电沉积

   通过电解液中的电流将金属沉积到浸没在电解液中的电极上的方法

2. PVA-g-PAA

   聚（乙烯醇）-接枝-聚（丙烯酸）

3. 脱离

   脱离或分离，金属锂失去电子并转化为锂离子的现象

编译自:ScitechDaily