延世大学与LG新能源找到解决“硅负极材料膨胀”问题的关键线索

by Kang Heejong

Published 10 Dec.2024 11:13(KST)

在Nacre Communications发表论文
应用无机物基高强度隔膜

（从左起）延世大学研究员 Seo Jiyeong、研究员 Kim Junghwi、大邱庆北科学技术院（DGIST）研究员 Kim Suhwan、延世大学教授 Lee Yongmin、教授 Lee Sangyoung。

延世大学与LG能源解决方案共同在被视为下一代电池市场核心技术的硅负极材料领域开发出了关键技术。

延世大学化学与生物工程学系研究团队（由Lee Sangyoung、Lee Yongmin教授领衔）10日表示，通过与LG能源解决方案的联合研究，找到了可解决充放电过程中体积膨胀的硅负极材料技术难题的线索。

这一研究成果近日以题为“由硅负极劣化引起的锂二次电池隔膜机械损伤（Mechanical shutdown of battery separators: Silicon anode failure）”的论文，发表于世界权威科学期刊之一《自然·通讯》（Nature Communications）。

硅目前在负极材料市场上被视为代表性下一代材料而备受关注。与目前广泛使用的负极材料石墨相比，硅可将能量密度提升至原先的10倍以上，不仅能够延长电动汽车的续航里程，还更有利于快速充电设计。此外，其经济性和环保性也较高，是一大优势。

但由于电池充放电过程中会发生体积膨胀，在实际应用上长期存在诸多困难。因为随着体积变化，电芯结构可能崩塌，或对隔膜产生不良影响，从而在电池寿命和容量保持方面存在巨大限制。

延世大学-LG能源解决方案联合研究团队通过设计无机物基高强度隔膜等方式，找到了问题的解决方案。

此前主要通过改善硅负极材料本身来试图缓解退化现象，而延世大学-LG能源解决方案研究团队则通过与隔膜等其他材料的组合，从整体电池系统的视角寻找到了破解难题的线索。

实验证明，应用了上述改良材料技术的电池在进行400个循环的高速充放电后，仍表现出88%以上的优异容量保持率。

延世大学教授Lee Sangyoung表示：“本次研究的最大意义在于，为解决长期以来电池领域重大难题——硅负极材料寿命问题，提出了一种超越材料本身、从整个电池系统出发的创新性研究路径”，“由此有望为今后电池研发指明新的方向”。

LG能源解决方案首席技术官（CTO）Kim Jeyoung表示：“今后也将通过积极的开放式创新战略，在下一代电池领域以差异化技术实力引领全球市场”，“并以此为基础，在丰富产品组合和创造客户价值方面全力以赴”。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。