“与火灾和爆炸的斗争”……找到了让全固态电池更安全使用的方法

by Kim Yongu

Published 02 Apr.2024 09:20(KST)

Updated 04 Aug.2025 16:57(KST)

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UNIST Jung Sungkyun教授团队阐明固体电解质与正极的热稳定性原理

提出改善热稳定性的全新方法，发表于ACS Energy Letters

在致力于克服火灾和爆炸风险的电池系统开发方面，已经找到重要突破口。

韩国国内研究团队找到了一种能够更稳定利用全固态电池的方法。这项研究有望为安全电池系统开发提出重要标准。

UNIST（蔚山科学技术院，总长 Lee Yonghoon）2日表示，能源化学工程系 Jung Sungkyun 教授团队对充电后的正极与卤化物系固体电解质之间的热稳定性开展了研究，并阐明了二者之间的关联性。

目前应用最广泛的锂离子电池使用的是具有较大火灾和爆炸风险的有机液体电解质。作为降低这一风险的替代方案，采用不可燃无机固体电解质的全固态电池（All-solid-State Batteries, ASSB）备受关注。

在无机固体电解质中，硫化物固体电解质是下一代全固态电池开发领域中的一种极具前景的材料，正被广泛研究。然而，由于硫化物固体电解质与电极之间产生具有爆炸性的分解产物，其热稳定性问题持续被提出。

据UNIST介绍，为了解决这一问题，研究团队采用了卤化物系固体电解质。与硫化物固体电解质相比，其具有更优异的抗氧化稳定性，在与正极形成复合体时被广泛使用。

研究团队特别制备了由最具代表性的卤化物固体电解质 LIC（Li3InCl6）与充电后的 NCM622 正极混合而成的复合体，并对其热稳定性进行了评估。

当使用硫化物或氧化物基固体电解质时，正极与固体电解质的分解反应开始的温度会低于仅存在固体电解质时的温度，也就是说，更容易发生分解和爆炸。

但在卤化物系固体电解质 LIC 与正极混合形成的复合体中，分解开始的温度升高，确认其稳定性有所提升。同时，作为爆炸主要原因的氧气释放也被大幅抑制。

研究团队通过本次实验还发现，从正极产生的氧气不会转变为气体，而是通过与 LIC 发生吸热反应而被消耗。即便使用 Li3YCl6、Li2ZrCl6 等其他种类的卤化物固体电解质，或使用 LCO 等其他正极材料，也得到了相同结果。

第一作者研究员 Lee Sangpyo 表示：“这一发现为改善固态电池的热稳定性提出了新的研究路径，今后有望为安全电池系统的设计提供重要标准。”

Jung Sungkyun 教授则表示：“研究结果强调，在全固态电池的热稳定性方面，固体电解质与电极之间的相互作用发挥着重要作用，将有助于安全电池系统所需固体电解质的设计与开发。”

本研究在科学技术信息通信部韩国研究财团新进研究项目、产业通商资源部及防卫事业厅下属民军合作振兴院的民军技术合作项目、韩国机械研究院基础项目的支持下完成，并已于3月4日在线发表于能源领域权威国际学术期刊《ACS Energy Letters》。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。