通过提升锂金属电池(Lithium metal battery)的性能,使电动汽车在一次充电后最长可行驶900公里的技术已经被开发出来。


KAIST表示,生命化学工程系教授 Kim Heetak 与LG能源解决方案联合研究团队开发出了可飞跃性提升下一代电池——“锂金属电池”性能的源头技术,并于7日对外公布。


(自左起)生命化学工学系 Kim Heetak 教授、生命化学工学系 Kwon Hyukjin 博士课程。KAIST 提供

(自左起)生命化学工学系 Kim Heetak 教授、生命化学工学系 Kwon Hyukjin 博士课程。KAIST 提供

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联合研究团队开发的这项技术,使锂金属电池在一次充电后电动汽车可行驶900公里以上,并且电池可重复充电400次以上,具有重要意义。新开发的锂金属电池在电动汽车续航里程方面,比现有水平(600公里)性能提升了50%。


为实现锂金属电池,联合研究团队首次在全球范围内应用了此前从未被报道过的“硼酸盐-吡喃(borate-pyran)基液态电解液”。联合研究团队解释称,通过这一点,他们解决了锂金属负极的技术难题,并阐明了其根本原理。


硼酸盐-吡喃电解液通过将形成在锂金属负极表面的、厚度仅数纳米的固体电解质界面层(Solid Electrolyte Interphase,SEI)重构为致密结构,从而阻断电解液与锂之间的腐蚀反应。


锂金属电池虽具有提升电动汽车续航里程的特点,但长期以来,锂金属在“枝晶(Dendrite)”形成以及液态电解液导致的持续腐蚀(Corrosion)等方面,暴露出在电池寿命与安全性保障上的技术瓶颈。


KAIST与LG能源解决方案联合研究团队开发的锂金属电池技术信息图。KAIST提供

KAIST与LG能源解决方案联合研究团队开发的锂金属电池技术信息图。KAIST提供

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然而,联合研究团队开发的“固体电解质界面层重构(SEI restructuring)”技术,同时解决了枝晶与腐蚀问题,不仅提高了锂金属负极的充放电效率,还能大幅减轻相较于以往的电池负极材料和电解液的重量,从而提升能量密度(Energy Density)。


尤其是,本次研究中实现的锂金属电池在运行时并不需要高温和高压,因此被认为在为提高电动汽车续航里程而进行的电池系统简化设计方面,具有重要参考价值。


KAIST生命化学工程系教授 Kim Heetak 评价称:“联合研究团队的成果,在被普遍认为难以实现的液态电解液基础锂金属电池实现可能性方面,提供了可视化的证明,意义重大。”


论文第一作者、博士课程研究生 Kwon Hyukjin 也强调了研究意义,表示:“我们通过对锂金属负极界面的纳米尺度调控,证明了可以克服锂金属电池的既有局限。”



联合研究团队的研究成果已于上月23日发表在《自然·能源》(Nature Energy)在线版上。


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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