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韩国研究人员开发出聚合物保护膜可提高电动汽车的电池性能

盖世汽车钟群 2024-05-31 07:37:21

盖世汽车讯据外媒报道，最近的一项化学研究表明，保持距离可以提高电动汽车的电池性能。在这项研究中，韩国的研究团队成功开发出一种聚合物保护膜，可使硫化物基全固态电池的阳极能够安全运行。相关研究成果已在期刊《先进功能材料（Advanced Functional Materials）》在线发表。

图片来源：POSTECH

电动汽车的竞争力取决于其续航里程和充电速度，而这两者都直接受电池性能的影响。这就是目前电池研究如此密集的原因。电池的稳定性也至关重要，目前市场上的锂离子电池使用液体电解质和聚合物隔膜，容易受到温度变化和外部影响。

为了解决这些问题，该研究团队最近开发出采用固体电解质的全固态电池，这种固体电解质既可以用作液体电解质，也可以用作聚合物隔膜。硫化物基固体电解质具有高离子电导率（2.5 x 10-2 S/cm），使得电池组装过程非常简单。然而，电极活性材料和电解质之间的界面在化学和电化学上都是不稳定的，因而导致内阻增加和电池性能降低。

为了解决这个问题，该团队引入了聚合物材料，以防止电池中的阳极和电解质直接接触。研究人员使用引发式化学气相沉积（iCVD）工艺，用八种不同极性的聚合物制作了一层均匀的100nm厚的阳极涂膜。该研究团队使用这八种聚合物薄膜进行阳极涂层，以评估界面稳定性和电池性能。结果表明，由含有-COOH和C-F键的聚合物（pAA，pC6FA）制成的薄膜显著提高了全固态电池阳极和电解质之间的界面稳定性。

采用这种方法的全固态电池在超过100次循环后表现出高容量保持率（pAA:64.8%，pC6FA:50.7%），与没有阳极涂层的传统全固态电池的29.0%容量保持率相比有了显著提高。

迄今为止，关于这些聚合物材料在硫化物基全固态电池中的应用的研究有限，因此这项研究意义重大，因为它揭示了聚合物材料与硫化物固体电解质之间的相互作用。

该研究团队包括浦项科技大学（POSTECH）化学系的Soojin Park教授、Sungjin Cho博士和博士生Youngjin Song，以及韩国科学技术院（KAIST）化学与生物分子工程系的Sung Gap Im教授团队。Soojin Park教授表示：“我们已经展示了提高硫化物基全固态电池长期稳定性的新潜力。这项研究是硫化物全固态电池研究的一个重大转折点，也是下一代电池技术的发展方向。”