研究人员开发新型电极结构 可用于全固态二次电池

据外媒报道，韩国研究人员开发了一种可用于全固态二次电池的新型电极结构。如果采用这项技术，与现有技术相比，电池的能量密度将显著提高，极大地促进了高性能二次电池的发展。

联合研究小组的成员来自韩国电子通信研究所（ETRI）和大邱庆北科学技术研究所（DGIST）。他们发现了锂离子在活性物质之间容易扩散的机制，并为全固态二次电池设计了一种新的电极结构。与只能使用一次的原电池不同，二次电池可以充电和重复使用。二次电池技术在机器人、电动汽车、储能系统（ESS）和无人机等应用中的重要性正在逐渐增加。全固态二次电池通过固体电解质在电池电极内传输离子，与液体电解质相比，固体电解质更安全，更不容易起火。此外，在双极二次电池中，固体电解质可以通过简单的电池配置来提高能量密度。在传统固态二次电池的电极结构中，固体电解质负责传导离子，导电添加剂提供电子传导，活性材料负责储存能量，粘合剂可以在物理和化学意义上支持这些成分。然而，ETRI的研究人员通过系统实验发现，离子甚至可以在石墨活性材料颗粒之间传输。他们提出了一种新的电极结构，可用于仅由活性物质和粘合剂组成的所有固态二次电池。研究人员已经证实，即使电极中没有固体电解质添加剂，全固态二次电池也可以表现得更好。在DGIST，研究人员通过在超级计算机上运行虚拟模型电化学测试，验证了ETRI提出的新结构的理论可行性。在具体的实验中，ETRI的研究人员成功地证明了这种结构，从而形成了依赖扩散的全固态电极。如果采用ETRI技术，电极将不再需要固体导电添加剂材料；相反，更多的活性材料可以被压缩到相同的体积中。换句话说，电极中的活性物质含量可以增加到98wt%，导致能量密度大于传统石墨复合电极的1.5倍。这项技术在制造过程中也具有优势。硫化物基固体电解质具有高离子导电性和适当的塑性，是制备全固态电池的理想候选者。然而，由于硫化物基固体电解质的高化学反应性，电池开发商几乎不可能选择溶剂和粘合剂。相比之下，使用新的ETRI电极，开发者可以自由选择电池中使用的溶剂和粘合剂，因为电极中不存在高活性固体电解质。因此，研究人员可以进一步寻求新的方法来提高全固态二次电池的性能。研究人员Young-GI-Lee博士说：“我们首次发现离子只能通过活性物质扩散。我们不再局限于现有的全固态二次电池的结构。我们计划利用这项技术开发更高能量密度的二次电池。我们还将确保核心技术的所有权，并致力于将其商业化。”。“这项研究使用了石墨正极活性材料。ETRI计划基于同样的概念继续研究其他电极材料。他们还计划加强这项技术以提高效率，这可以通过消除电极之间的界面问题和减少电极体积来实现。

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