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新半導體技術降低車用鋰電池起火風險

時間:2021-06-21 11:16來源:科技日報　作者:張佳欣

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　　盡管電動汽車發(fā)展迅速，但鋰離子電池的安全性仍然令人擔憂，其樹枝狀晶體具有多個分支，會導致電動汽車電池起火。據(jù)美國化學學會出版物官網(wǎng)近日消息，韓國研究人員已經使用半導體技術來提高鋰離子電池的安全性。由儲能研究中心李仲基（音譯）博士領導的韓國科學技術研究所的研究小組，通過在鋰電極表面形成保護性半導體鈍化層，成功抑制了樹枝狀晶體的生長。

　　當鋰離子電池充電時，鋰離子被輸送到陽極，并以鋰金屬的形式沉積在表面，形成樹狀結構。這些鋰枝晶導致了不可控的體積波動，并導致固體電極與液體電解質之間發(fā)生反應，從而引起火災。

　　為了防止枝晶的形成，研究小組將富勒烯（一種高電子導電半導體材料）暴露在等離子體中，導致在鋰電極和電解質之間形成半導體鈍化碳質層。半導體鈍化碳質層允許鋰離子通過，同時由于肖特基勢壘的產生而阻擋電子，并阻止電子和離子在電極表面和內部相互作用，從而阻止鋰晶體的形成和枝晶的生長。

　　使用鋰對稱電池在極端的電化學環(huán)境中測試了具有半導體鈍化碳化層的電極的穩(wěn)定性，其中典型的鋰電極在長達20次的充電/放電循環(huán)中保持穩(wěn)定；而新開發(fā)的電極穩(wěn)定性顯著增強，鋰樹枝晶生長在高達1200次的充放電循環(huán)中被抑制。此外，除了已開發(fā)的電極外，使用鈷酸鋰正極，在500次循環(huán)后保持了大約81%的初始電池容量，比傳統(tǒng)鋰電極提高了大約60%。

　　李仲基說：“有效地抑制鋰電極上的樹枝晶生長有助于提高電池的安全性。這項研究中提出的開發(fā)高度安全的鋰金屬電極的技術，為開發(fā)不會造成火災風險的下一代電池提供了藍圖。”

　　研究團隊的下一個目標是提高這項技術的商業(yè)可行性，“我們的目標是用更便宜的材料取代富勒烯，從而使半導體鈍化碳層的制造更具成本效益”。

(責任編輯：子蕊)

文章標簽：鋰電池電池起火半導體技術

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