当前位置：首页 > 新能源 > 正文

KIST-LLNL开发氟取代高压稳定氯基固体电解质以用于全固态电池

盖世汽车 Elisha 2024-03-02 08:53:12

核心提示：为了提高氯基固体电解质（Li3MCl6）的高压稳定性，该团队提出用具有较强化学键合能力的氟（F）取代氯基固体电解质（Li3MCl5F），以优化构成和设计原理。

盖世汽车讯锂离子电池经常使用液体电解质，容易起火和爆炸。因此，研究人员积极探讨不易燃的固体电解质。尽管硫化物基固体电解质具有卓越的离子导电性，但它们与高能量密度电池所需的高压阴极材料之间的化学不稳定性影响了商业可行性。在这种情况下，人们对基于氯化物的固体电解质越来越感兴趣，因为它们具有很强的键合性能，可以在高压条件下保持稳定。

（图片来源：韩国科学技术研究院）

据外媒报道，韩国科学技术研究院（KIST）和劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的联合研究团队通过计算科学开发出高压稳定的氟取代氯基固体电解质。自2019年以来，KIST和LLNL一直在充电电池领域进行合作研究。

为了提高氯基固体电解质（Li3MCl6）的高压稳定性，该团队提出用具有较强化学键合能力的氟（F）取代氯基固体电解质（Li3MCl5F）的优化构成和设计原理。对于KIST提出的提高氯基固体电解质高压稳定性的策略，LLNL利用其先进的超级计算资源进行了计算，随后在KIST进行了后续实验验证。该团队采用的策略具有成本效益且节省时间，其中通过计算科学指导最初的材料设计，然后是严格的实验室验证。

研究人员将根据所提出的设计原理合成的氯基固体电解质应用于全固态电池，以评估其在高压条件下的电化学稳定性。值得一提的是，这种电池表现出超过4V的高压稳定性，可与使用液体电解质的商用锂离子电池相媲美。因此，氟取代氯基固体电解质有望取代在高压下不稳定的硫化物基固体电解质，从而加速全固态电池的商业化。

该联合研究团队将对材料的合成工艺进行后续研究，同时优化电极和电芯制造工艺，以加速全固态电池的商业化。如果成功实现商业化，该韩美团队将抢占全固态电池关键部件固体电解质在美国的市场，而美国是用于ESS（储能系统）和电动汽车等设备的充电电池的最大消费国之一。

KIST的Seungho Yu博士表示：“这项工作为氟取代高压稳定氯基固体电解质提供了新的设计原理，将加快下一代高能量密度锂全固态电池的商业化进程，而不存在起火风险。”

LLNL的Brandon Woo博士表示：“这是一项系统化的国际合作研究，为开发新型固体电解质的提供了基于计算科学的设计原则，并进行了实验验证。”