KIST預鋰化法提升硅陽極鋰電池能量密度 電動汽車增加100公里續航
時間:2020-07-22 09:56來源:蓋世汽車 作者:余秋云
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（圖片來源：KIST）
據外媒報道，韓國一組研究人員研發了一種處理技術，能夠最大限度地提升將高容量電池的能量密度。韓國科學技術院（Korea Institute of Science and Technology，KIST）清潔能源研究所的Minah Lee博士以及Jihyun Hong博士組成的聯合研究小組宣布，研發了一種技術，可以解決困擾硅基陽極材料已久的一個問題，而且該解決方案很簡單。
在鋰離子電池中，硅陽極材料的儲能量是石墨陽極材料的4倍，可大大增長電動汽車的續航里程，因而此種材料越來越受到人們的關注。但是，在初次充放電循環的充電過程中，配備硅基陽極的電池會損失20%以上的鋰離子，從而導致電池容量下降。為解決該問題，研究人員研究了一種預先加載鋰或預鋰化的方法，即在電池組裝之前，額外增加鋰，以補償電池循環過程中損失的鋰。目前而言，采用鋰粉等方法存在具安全隱患和成本高的缺點。
KIST的Lee博士和Hong博士研發了一種技術，可以采用含鋰溶液而不是鋰粉，預先加載鋰離子，防止硅基陽極流失鋰。只需將一個電極浸入定制化的溶液中5分鐘，就足以成功預先加載鋰，因為通過一個自發的化學反應，電子和鋰離子會插入至硅基陽極中。與傳統的添加鋰粉至電極，從而導致鋰分布不均的方法不同，此種定制化預鋰化溶液能夠迅速滲入電極，確保鋰均勻地進入到硅氧化物中。
該研究小組研發的預鋰化硅基陽極電池在第一次充電時，活性鋰的損失少于1%，初始電池效率高達99%，甚至更高。與市面上同類的石墨陽極電池（406 Wh/kg—504 Wh/kg）相比，采用預鋰化陽極制成的電池的能量密度高出25%。
領導該項研究的Lee博士表示：“通過將計算材料科學技術融入最優分子結構設計中，我們能夠僅采用控制該溶液溫度和反應時間的簡單方法，極大地改進高容量硅基陽極的效率。由于該項技術可很容易地應用于現有電池生產設施中使用的輥壓工藝，因而該方法有可能在實際電池中采用硅基陽極，從而帶來突破。”
聯合首席研究員Hong博士表示：“此次合作能夠達成，全賴于KIST鼓勵不同研究團隊的成員進行聯合研究，該項預鋰化技術至少平均可以讓電動汽車增加100公里的續航里程。”
(責任編輯：子蕊)
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