SK On 表示，其與韓國(guó)大學(xué)和機(jī)構(gòu)合作開展的 ASSB 研究項(xiàng)目成果最近已在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。這家韓國(guó)電池巨頭還為其多項(xiàng)研究成果在國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)了專利。
SK On 與韓國(guó)陶瓷工程技術(shù)研究所 Jin Ho Kim 博士團(tuán)隊(duì)合作的研究重點(diǎn)是利用超快光子燒結(jié)技術(shù)制造富含氧化物的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合混合固體電解質(zhì)。該研究被認(rèn)為是將傳統(tǒng)上用于印刷電路板制造的光子燒結(jié)技術(shù)應(yīng)用于 ASSB 開發(fā)的突破性進(jìn)展。
光子燒結(jié)是一種利用瞬間施加的強(qiáng)光能來加強(qiáng)粉末顆粒的結(jié)合的過程，從而產(chǎn)生具有增強(qiáng)強(qiáng)度、耐久性和改善材料性能的固體物質(zhì)。
該開放獲取研究論文作為封面文章發(fā)表在《ACS Energy Letters》上。
全固態(tài)電池 (ASSB) 用固體電解質(zhì)取代了傳統(tǒng)鋰離子電池中的液體電解質(zhì)。這些固體電解質(zhì)大致分為硫化物型、氧化物型和聚合物型。
為了增強(qiáng)鋰離子傳輸路徑和機(jī)械強(qiáng)度，氧化物電解質(zhì)材料通常需要在 1,000 攝氏度以上進(jìn)行 10 小時(shí)以上的高溫?zé)崽幚怼Ｈ欢?，生產(chǎn)成本以及脆性斷裂等挑戰(zhàn)已成為可擴(kuò)展性的重大障礙。
SK On 探索了光子燒結(jié)，強(qiáng)調(diào)其在速度和低溫?zé)崽幚矸矫娴膬?yōu)勢(shì)，作為一種潛在的解決方案。為了優(yōu)化光子燒結(jié)工藝，研究團(tuán)隊(duì)首先確定了可最大限度減少光照能量損失的無機(jī)著色劑，并將其應(yīng)用于氧化物電解質(zhì)材料。通過利用超快光子燒結(jié)技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)能夠生成具有最佳均勻性的多孔微結(jié)構(gòu)。
此外，該團(tuán)隊(duì)還成功將光子燒結(jié)氧化物材料與凝膠聚合物電解質(zhì)相結(jié)合，制成混合固體電解質(zhì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用該混合電解質(zhì)的電池具有優(yōu)異的循環(huán)壽命。
在另一項(xiàng)研究中，SK On 探索了富鋰和富錳層狀氧化物 (LMRO) 陰極用于硫化物基 ASSB 的潛力。
這項(xiàng)研究由首爾國(guó)立大學(xué) Kyu Tae Lee 教授的研究小組進(jìn)行，上個(gè)月被刊登在《先進(jìn)能源材料》雜志上，成為封面文章。這項(xiàng)研究因其對(duì) LMRO 陰極降解機(jī)制的全面理解而受到認(rèn)可，而不僅僅是對(duì)其性能的理解。
LMRO 正極材料成本低廉，因?yàn)樗鼈円藻i為基礎(chǔ)，而錳比鎳和鈷便宜。然而，當(dāng)與傳統(tǒng)鋰離子電池中的液體電解質(zhì)一起使用時(shí)，LMRO 面臨著諸如氣體產(chǎn)生、電壓衰減和容量損失等挑戰(zhàn)，這促使人們努力探索其在 ASSB 中的應(yīng)用。
研究小組通過各種分析發(fā)現(xiàn)，在高溫高壓條件下充電/放電時(shí)釋放的氧氣(O?)會(huì)氧化硫化物固體電解質(zhì)，導(dǎo)致其劣化。為了解決這個(gè)問題，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種特殊的涂層材料來抑制氧氣的釋放，并能夠延長(zhǎng)循環(huán)壽命。
SK On 正在開發(fā)兩種類型的全固態(tài)電池 (ASSB)：聚合物氧化物復(fù)合材料和硫化物基，預(yù)計(jì)分別于 2027 年和 2029 年推出商業(yè)原型。該公司的固態(tài)電池試驗(yàn)設(shè)施目前正在韓國(guó)大田的研究中心建設(shè)中，預(yù)計(jì)將于 2025 年下半年完工。
資源
瞬時(shí)光子燒結(jié)工藝可大規(guī)模制造固態(tài)電池的 3D 石榴石電解質(zhì)支架;Kyeong Joon Kim、Kyung Seop Shin、Jung Hoon Choi、Junghun Han、Myung-Soo Park、Min Kyu Kim、Do Kyeong Lee、Eun Jeong Yi 和 Jin Ho Kim;ACS Energy Letters 0, 10 doi: 10.1021/acsenergylett.4c02861
Song, G., Lee, S., Kim, T., Jung, MS, Kim, K., Choi, SH, Lee, S., Park, J., Lee, M., Park, C., Kwon, M.-S. 和 Lee, KT (2024)，納米結(jié)構(gòu)富鋰和富錳層狀氧化物的機(jī)械電化學(xué)行為及其在硫化物基全固態(tài)電池中的優(yōu)異容量保持和電壓衰減 ( Adv. Energy Mater. 47/2024)。Adv. Energy Mater.，14：2470211。doi：10.1002/aenm.202470211
