SK On 致力于研究固態(tài)電池的循環(huán)穩(wěn)定性，并展示了其關(guān)于固態(tài)電池的新研究成果。除其他外，這位電池專家聲稱已經(jīng)與漢陽大學(xué)合作找到了一種延長鋰金屬陽極電池使用壽命的方法。
SK On 目前正在開發(fā)兩種類型的固態(tài)電池：一種是聚合物氧化物復(fù)合材料的變體，另一種是硫化物基變體。這家韓國電池制造商預(yù)計將分別在 2028 年和 2030 年之前準(zhǔn)備好商業(yè)原型。
漢陽大學(xué)的一項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了一種使用鋰金屬負(fù)極提高電池長循環(huán)壽命的方法，而延世大學(xué)的另一項(xiàng)研究則揭示了凝膠聚合物電解質(zhì)固化時間與電池壽命之間的聯(lián)系。“這些成就是 SK On 持續(xù)研發(fā)努力以及與學(xué)術(shù)界合作的技術(shù)專長的結(jié)果，”SK On 研發(fā)部部長 Kisoo Park 說。“它們將成為克服固態(tài)電池技術(shù)挑戰(zhàn)的重要基礎(chǔ)。”
SK On 和漢陽大學(xué)關(guān)于硫化物基鋰金屬電池的新研究成果最近發(fā)表在專業(yè)期刊 ACS Energy Letters 上。為了延長這種電池的使用壽命，研究人員在核心的鋰金屬負(fù)極表面使用了保護(hù)層。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為該方法申請了專利。
目前，鋰金屬被認(rèn)為是下一代負(fù)極材料，因?yàn)樗娜萘勘仁呤蹲笥?。然而，它與空氣也具有很高的反應(yīng)性，這可能導(dǎo)致其表面不均勻地形成無機(jī)化合物。根據(jù) SK On 的說法，該層阻礙了鋰離子的運(yùn)動，從而降低了充電和放電效率，同時促進(jìn)了枝晶的形成。研究人員正在解決的問題是，具有鋰金屬陽極的固態(tài)電池通常只有有限數(shù)量的充電和放電循環(huán)，通常約為 100 次。
為了延長這些電池的使用壽命，研究小組通過將鋰金屬陽極浸入特殊配制的硝基甲烷、二甲氧基乙烯和硝酸鋰溶液中來去除電阻表面層。研究人員解釋說，通過這種方式，由于硝酸鋰而形成了具有高離子電導(dǎo)率和由于氧化鋰而增加機(jī)械強(qiáng)度的保護(hù)層。據(jù)稱，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，“表面改性的鋰金屬負(fù)極在室溫下可實(shí)現(xiàn)超過 300 次充放電循環(huán)的穩(wěn)定循環(huán)，與傳統(tǒng)的鋰金屬固態(tài)電池相比，使用壽命延長了三倍”。
在第二個研究項(xiàng)目中，SK On 與延世大學(xué)合作，研究聚合物固態(tài)電池中陰極降解的機(jī)制?？茖W(xué)家們能夠揭示電池的使用壽命與凝膠聚合物電解質(zhì) （GPE） 的熱固化時間之間的聯(lián)系。他們的研究最近發(fā)表在《Angewandte Chemie》雜志上。
根據(jù)這項(xiàng)研究，GPE 的熱固化時間越長，電池性能就越好。使用熱固化 60 分鐘的電解質(zhì)的電池的放電容量下降了 9.1%，而僅熱固化 20 分鐘的電池的放電容量下降了 34%。SK On 表示，這表明較短的熱固化時間會導(dǎo)致陰極保護(hù)層更容易降解，這反過來會降低容量并最終縮短電池的使用壽命。
在這項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)還應(yīng)用了密度泛函理論計算。這是一種量子力學(xué)建模方法，用于計算材料中電子的排列并預(yù)測它們的能量狀態(tài)。研究人員使用這種方法來確定陰極性能下降的原因和機(jī)制，并研究在初始充電階段殘留單體引起的副反應(yīng)。據(jù) SK On 稱，這項(xiàng)研究的結(jié)果應(yīng)該有助于提高聚合物氧化物復(fù)合材料基電池的使用壽命。
SK On定期發(fā)布其研發(fā)進(jìn)展的最新信息。例如，去年夏天，該公司宣布已開發(fā)出一種可在室溫下運(yùn)行的鋰金屬電池固體聚合物電解質(zhì)。2025 年初，這家電池制造巨頭宣布，他們發(fā)現(xiàn)了一種基于光能技術(shù)的固體電解質(zhì)新生產(chǎn)方法。
該公司的固態(tài)電池中試工廠目前正在 Solid Power 的幫助下在大田的韓國研究中心建設(shè)，預(yù)計將于 2025 年下半年完工。
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