梦想新材料“碳纳米管”，有望应用于下一代二次电池

by Paek Jongmin

Published 25 Nov.2024 08:47(KST)

韩国电气研究院全球首创高分散碳纳米管粉末制备技术

韩国电气研究院（院长 Kim Namgyun）25日表示，该院纳米融合研究中心 Han Jungtak 博士团队全球首次开发出一种“高分散性碳纳米管（CNT，Carbon Nano Tube）粉末制备技术”，可简便地应用于下一代二次电池的环保干法工艺（dry process）。

韩国电气研究院研究人员在实验室中展示利用碳纳米管提升锂金属电池能量密度的技术。照片由韩国电气研究院提供

碳纳米管是一种新型材料，其强度为钢的100倍，电导率则接近铜。碳原子以六角环相连，形成细长的圆筒状结构。与现有二次电池中用作导电剂的炭黑相比，碳纳米管是一维纳米材料，具有更好的柔韧性和优异的电导性。

如果将碳纳米管用作下一代二次电池的导电剂，仅需少量添加就能大幅提升能量密度。然而，碳纳米管具有极强的相互聚集倾向，容易缠结在一起，难以与二次电池中的黏结剂、活性物质等其他材料均匀混合。尤其是在干法工艺（dry process）中，还存在必须在无溶剂条件下将碳纳米管与其他物质均匀混合的难题，这一直被视为电池产业界亟待解决的课题之一。

Han Jungtak 博士团队此次成果，是将碳纳米管制成粉末形态，在最大限度抑制聚集的同时，开发出在干法工艺中可与活性物质或黏结剂材料轻松分散的技术。研究团队经过数年研究，成功实现了对碳纳米管的控制，使其在粉末状态下也不会相互团聚，而是保持分散分离的状态。

图为韩国电力公社位于庆南晋州的电力试验研究院内，韩国电气研究院开发的高电压直流断路器正在进行短路电流开断性能验证试验。照片由韩国电气研究院提供

通过这一技术，即使在要求苛刻的干法工艺中，也能利用具有一维结构的长碳纳米管制备导电剂，从而打开了制造高容量电池的新路径。无需使用溶剂即可实现良好分散的高导电性碳纳米管，能够在电池内部将其他材料高效电连接，对提升下一代二次电池的性能具有重要作用。

电气研究院 Han Jungtak 博士表示：“干法工艺不使用有毒溶剂，因此更加环保，自然也无需进行溶剂回收，工艺得以简化，生产成本也更低，因此受到全球电动汽车企业的关注。”他还表示：“在干法工艺中有效分散碳纳米管并制备导电剂，我们是全球首家，这将有助于我们在下一代二次电池技术上确立巨大的领先优势。”

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电气研究院已就本次成果完成国内专利申请，并正开展多种验证工作，包括将“高分散性碳纳米管粉末制备技术”应用于高容量的厚后膜负极/正极等。电气研究院认为，本次成果有望在作为下一代电池、且需要采用干法工艺的锂硫电池、全固态电池等相关产业界引发广泛关注，计划发掘需求企业并推进技术转移。本研究在国家科学技术研究会创意型融合研究项目的支持下完成。

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本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。