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KIST预锂化法提升硅阳极锂电池能量密度 电动汽车增加100公里续航

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58京牌 ,韩国一组研究人员研发了一种处理技术,能够最大限度地提升将高容量电池的能量密度。韩国科学技术院(Korea Institute of Science and Technology,KIST)清洁能源研究所的Minah Lee博士以及Jihyun Hong博士组成的联合研究小组宣布,研发了一种技术,可以解决困扰硅基阳极材料已久的一个问题,而且该解决方案很简单。

(图片来源:KIST)

在锂离子电池中,硅阳极材料的储能量是石墨阳极材料的4倍,可大大增长的续航里程,因而此种材料越来越受到人们的关注。但是,在初次充放电循环的充电过程中,配备硅基阳极的电池会损失20%以上的锂离子,从而导致电池容量下降。为解决该问题,研究人员研究了一种预先加载锂或预锂化的方法,即在电池组装之前,额外增加锂,以补偿电池循环过程中损失的锂。目前而言,采用锂粉等方法存在具安全隐患和成本高的缺点。

KIST的Lee博士和Hong博士研发了一种技术,可以采用含锂溶液而不是锂粉,预先加载锂离子,防止硅基阳极流失锂。只需将一个电极浸入定制化的溶液中5分钟,就足以成功预先加载锂,因为通过一个自发的化学反应,电子和锂离子会插入至硅基阳极中。与传统的添加锂粉至电极,从而导致锂分布不均的方法不同,此种定制化预锂化溶液能够迅速渗入电极,确保锂均匀地进入到硅氧化物中。

该研究小组研发的预锂化硅基阳极电池在第一次充电时,活性锂的损失少于1%,初始电池效率高达99%,甚至更高。与市面上同类的石墨阳极电池(406 Wh/kg—504 Wh/kg)相比,采用预锂化阳极制成的电池的能量密度高出25%。

领导该项研究的Lee博士表示:“通过将计算材料科学技术融入最优分子结构设计中,我们能够仅采用控制该溶液温度和反应时间的简单方法,极大地改进高容量硅基阳极的效率。由于该项技术可很容易地应用于现有电池生产设施中使用的辊压工艺,因而该方法有可能在实际电池中采用硅基阳极,从而带来突破。”

联合首席研究员Hong博士表示:“此次合作能够达成,全赖于KIST鼓励不同研究团队的成员进行联合研究,该项预锂化技术至少平均可以让增加100公里的续航里程。”

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