新半導體技術(shù)降低車(chē)用鋰電池起火風(fēng)險

盡管電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展迅速，但鋰離子電池的安全性仍然令人擔憂(yōu)，其樹(shù)枝狀晶體具有多個(gè)分支，會(huì )導致電動(dòng)汽車(chē)電池起火。據美國化學(xué)學(xué)會(huì )出版物官網(wǎng)近日消息，韓國研究人員已經(jīng)使用半導體技術(shù)來(lái)提高鋰離子電池的安全性。由儲能研究中心李仲基(音譯)博士領(lǐng)導的韓國科學(xué)技術(shù)研究所的研究小組，通過(guò)在鋰電極表面形成保護性半導體鈍化層，成功抑制了樹(shù)枝狀晶體的生長(cháng)。

當鋰離子電池充電時(shí)，鋰離子被輸送到陽(yáng)極，并以鋰金屬的形式沉積在表面，形成樹(shù)狀結構。這些鋰枝晶導致了不可控的體積波動(dòng)，并導致固體電極與液體電解質(zhì)之間發(fā)生反應，從而引起火災。

為了防止枝晶的形成，研究小組將富勒烯(一種高電子導電半導體材料)暴露在等離子體中，導致在鋰電極和電解質(zhì)之間形成半導體鈍化碳質(zhì)層。半導體鈍化碳質(zhì)層允許鋰離子通過(guò)，同時(shí)由于肖特基勢壘的產(chǎn)生而阻擋電子，并阻止電子和離子在電極表面和內部相互作用，從而阻止鋰晶體的形成和枝晶的生長(cháng)。

使用鋰對稱(chēng)電池在極端的電化學(xué)環(huán)境中測試了具有半導體鈍化碳化層的電極的穩定性，其中典型的鋰電極在長(cháng)達20次的充電/放電循環(huán)中保持穩定;而新開(kāi)發(fā)的電極穩定性顯著(zhù)增強，鋰樹(shù)枝晶生長(cháng)在高達1200次的充放電循環(huán)中被抑制。此外，除了已開(kāi)發(fā)的電極外，使用鈷酸鋰正極，在500次循環(huán)后保持了大約81%的初始電池容量，比傳統鋰電極提高了大約60%。

李仲基說(shuō)：“有效地抑制鋰電極上的樹(shù)枝晶生長(cháng)有助于提高電池的安全性。這項研究中提出的開(kāi)發(fā)高度安全的鋰金屬電極的技術(shù)，為開(kāi)發(fā)不會(huì )造成火災風(fēng)險的下一代電池提供了藍圖。”

研究團隊的下一個(gè)目標是提高這項技術(shù)的商業(yè)可行性，“我們的目標是用更便宜的材料取代富勒烯，從而使半導體鈍化碳層的制造更具成本效益”。