盡管電動(dòng)汽車（EVs）發(fā)展迅速，但鋰離子（Li-ion）電池仍有火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。在解決這一問(wèn)題的方法中，韓國(guó)研究人員利用半導(dǎo)體技術(shù)來(lái)提高其安全性。由儲(chǔ)能研究中心的Joong Kee Lee博士領(lǐng)導(dǎo)的韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）的一個(gè)研究小組，通過(guò)在鋰離子電極表面形成保護(hù)性的半導(dǎo)體鈍化層，成功地抑制了樹(shù)枝狀晶體的生長(zhǎng)，這種晶體有多個(gè)分支，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)車電池起火。
當(dāng)鋰離子電池充電時(shí)，鋰離子被輸送到陽(yáng)極（負(fù)極），并以金屬鋰的形式沉積在表面；在這一點(diǎn)上，形成樹(shù)狀枝晶。這些樹(shù)枝狀的鋰離子是造成不可控的體積波動(dòng)的原因，并導(dǎo)致固體電極和液體電解質(zhì)之間的反應(yīng)，從而引起火災(zāi)。不出所料，這嚴(yán)重降低了電池的性能。
為了防止枝晶的形成，研究小組將等離子體暴露于富勒烯（C60），一種高度電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體材料，導(dǎo)致鋰電極和電解質(zhì)之間形成半導(dǎo)電鈍化碳層。半導(dǎo)電鈍化碳質(zhì)層允許鋰離子通過(guò)，同時(shí)由于肖特基勢(shì)壘的產(chǎn)生而阻止了電子，通過(guò)阻止電子和離子在電極表面和內(nèi)部的相互作用，它們阻止了鋰晶體的形成和隨之而來(lái)的樹(shù)枝狀物的生長(zhǎng)。
在極端的電化學(xué)環(huán)境中使用鋰/鋰對(duì)稱電池測(cè)試了帶有半導(dǎo)電鈍化碳質(zhì)層的電極的穩(wěn)定性，典型的鋰電極在長(zhǎng)達(dá)20個(gè)充電/放電循環(huán)中保持穩(wěn)定。新開(kāi)發(fā)的電極顯示出明顯增強(qiáng)的穩(wěn)定性，鋰枝晶的生長(zhǎng)被抑制達(dá)1200個(gè)循環(huán)。此外，在開(kāi)發(fā)的電極之外使用鈷酸鋰（LiCoO2）陰極，在500次循環(huán)后保持了約81%的初始電池容量，比傳統(tǒng)鋰電極提高了約60%。
首席研究員Joong Kee Lee博士說(shuō)："有效抑制鋰電極上的枝晶生長(zhǎng)對(duì)于提高電池安全性至關(guān)重要。本研究中提出的開(kāi)發(fā)高度安全的鋰金屬電極的技術(shù)為開(kāi)發(fā)不構(gòu)成火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的下一代電池提供了藍(lán)圖"。李博士說(shuō)他的團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)目標(biāo)是提高這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)可行性。"我們的目標(biāo)是通過(guò)用不太昂貴的材料替代富勒烯，使半導(dǎo)電鈍化碳層的制造更具成本效益"。


來(lái)源：賢集網(wǎng)