KERI开发纳米锡中间层技术…在低压条件下也能实现高性能
阻碍全固态电池商业化的核心难题——“负极界面不稳定”问题，已被国内研究团队攻克。该技术无需高压装置即可实现稳定性能，被评价为使电动车用下一代电池的商业化又近了一步。
韩国电气研究院（KERI）27日表示，由 Nam Gihun 博士领衔的电池材料·工艺研究中心团队，通过“纳米锡（Sn）中间层控制技术”解决了锂金属负极与固体电解质之间产生的界面不稳定问题。本次研究成果被选为能源与材料领域国际学术期刊《Advanced Energy Materials》的封面论文。
全固态电池是一种以固体代替液体电解质的下一代电池，起火风险低、能量密度高，被称为“梦想电池”。但为了实现高性能，如果采用锂金属作为负极，由于与固体电解质接触并不完全，会出现阻碍离子迁移的“界面电阻”问题。此外，在充放电过程中，锂会以树枝状生长，形成“枝晶”，从而缩短电池寿命，这也是一大限制。
依赖高压与涂层的方案存在局限…成为商业化绊脚石
以往为了解决这一问题，需要施加高达数十兆帕（MPa）的高压，或采用复杂的涂层技术。然而在实际应用于电动车时，会导致装置重量和成本上升。
研究团队利用易于吸收锂的纳米锡粉末形成一层薄薄的中间层，并通过“转印（Transfer Printing）”工艺将其精确附着在锂金属表面。这一中间层能够降低界面电阻、打通离子迁移通道，从而大幅提升电池性能。
低压下实现500次稳定循环…能量密度达351Wh/㎏
实验结果显示，在大面积软包电池条件下，即使在仅有2MPa的低压下，经过500次充放电后，容量保持率仍超过81%。能量密度达到351Wh/㎏，远高于传统锂离子电池的150～250Wh/㎏。
研究团队还通过基于第一性原理计算的模拟，在原子尺度上揭示了锡合金调控锂迁移的机理。也就是说，通过结合实验与理论，证明了界面稳定化机制。
研究团队合影。自左起为研究开发人员高级研究员 Nam Gihun、首席研究员 Ha Yuncheol、高级研究员 Kim Youngo、学生研究员 Lim Sojeong。KERI 供图
View original imageNam Gihun KERI 博士表示：“我们同时实现了大面积可扩展性和界面稳定性，为全固态电池商业化提出了切实可行的解决方案。今后将继续升级这项技术，使其可应用于电动车、类人机器人以及能源存储系统（ESS）等多个领域。”
共同通讯作者 Ha Yuncheol KERI 博士也强调：“全固态电池是全球电池竞争的核心领域，本次成果将有助于实现本国技术自立并提升竞争力。”
本研究由 Kim Garam（UST）与 Lim Sojeong（KERI-昌原大学 学研联合项目）两位研究人员共同担任第一作者，相关技术已完成国内专利申请。研究工作在科学技术信息通信部全球顶尖战略研究团（GT-3）课题等项目的支持下完成。
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