韩国研究人员开发出优化混合阴极材料的技术推动全固态电池商业化发展-电子工程世界

据外媒报道，韩国电气研究院（KERI）下一代电池研究中心（Next Generation Battery Research Center）的Yoon Cheol Ha博士、庆熙大学（Kyung Hee University）应用化学系Byung-Gon Kim教授领导的研究团队与中央大学（Chung-Ang University）能源系统工程学院Janghyuk Moon教授领导的研究团队合作，共同开发出可将全固态电池的阴极材料与硫化物固态电解质进行最佳混合的技术，旨在应对全固态电池商业化的挑战。这项研究成果已发表在期刊《储能材料》（Energy Storage Materials）上。

图片来源：KERI

全固态电池因其极低的火灾或爆炸风险而成为备受关注的下一代电池技术。然而，与基于液态电解质的传统电池相比，全固态电池因其固态特性需要更先进的技术，因而使得其制造更具挑战性。

众所周知，阴极活性材料与固态电解质、导电添加剂和粘合剂的有效混合和分散是制造复合电极的挑战之一。其制造必须满足严格的条件，例如创建促进电子和锂离子高效传输的通道（路径），并确保阴极-电解质界面上形成低界面电阻。

目前，混合阴极材料和固态电解质主要有两种方法：其一是在潮湿或干燥条件下简单地机械混合，使其厚度达到几十到几百微米（百万分之一米），其二是使用核壳结构方法，即用固态电解质包裹阴极材料的表面。然而，这些现有的方法在确保电子或离子运动以及形成低电阻界面方面都存在着挑战。

为了解决这一问题，KERI和大学研究团队采用了在阴极活性材料表面部分涂覆固态电解质的方法。

由于硫化物固态电解质对氧气和湿度很敏感，一旦使用不当就会变质，因此该研究团队开发出刀片式研磨机（blade mill）——一种可以利用不引起化学反应的惰性气体的特殊设备。因此研究人员能够研究各种类型的固态电解质涂层结构，并测试和验证与阴极活性材料的最佳混合比例和工艺条件。

该研究团队进行了各种模拟以收集大量数据，证明了活性材料利用率（实际容量与理论容量相比）和倍率能力（快速充电/放电与低电流充电/放电相比）的提高，然后将结果应用于原型（软包电池），以验证全固态电池的性能。

Yoon Cheol-Ha博士表示：“要广泛采用全固态电池，提高固态电解质本身的性能并降低成本至关重要。但同时，有效制造复合电极以促进离子和电子顺畅流动的结构设计和制造工艺技术也很重要。通过使用复合材料，即在阴极活性材料上以最佳比例部分涂覆固态电解质，我们可以增强电极的功能，并显著提高全固态电池的性能。”

KERI已获得该技术的相关专利，正在寻找潜在客户并寻求商业化。KERI相信这一成果将得到全固态电池材料和设备制造商的高度关注。

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