韩国研发新型凝胶电解质 可实现更安全的商用锂电池

盖世汽车讯 据外媒报道，韩国浦项工业大学（POSTECH）化学系Soojin Park教授、博士生Seoha Nam和Seoha Nam博士取得了一项研究突破，成功研发出一种既稳定又具有商业可行性，且基于凝胶电解质的电池。

凝胶电解质（图片来源：韩国浦项工业大学）

锂离子电池被广泛应用于便携式电子设备和储能设备（包括电动汽车）中。然而，此类电池中使用的液态电解质存在严重的起火和爆炸风险，迫使研究人员们一直在寻找更安全的替代品。其中一个替代品是半固态电池，介于传统的锂离子电池（采用液体电解质）和固态电池之间。研究人员则通过采用一种凝胶状电解质制成了电池，此类电池稳定性得到提高、能量密度得到提升，还具有相对较长的使用寿命。

通常制造凝胶电解质需要长时间的高温处理，这会导致电池性能下降以及生产成本增加。此外，在制造过程中，半固态电解质和电极之间的界面电阻也会造成挑战。

由于制造方法复杂以及大规模应用受阻，此前的研究成果无法直接应用于现有的商用电池生产线。

Soojin Park教授团队采用双功能交联添加剂（CIA）、二聚甘油六丙烯酸酯（DPH），结合电子束（e-beam）技术成功应对上述挑战。传统的电池包制造工艺包括电极制备、电解质注入和组装、活化和脱气步骤。不过，研究人员通过在脱气步骤之后，简单引入额外的电子束照射步骤，增强了DPH的双功能。

CIA既可作为添加剂，在活化过程中促进阳极和阴极表面之间形成稳定的界面，又可作为交联剂，在电子束辐照过程中形成聚合物结构。

该团队研发的电池包采用了凝胶电解质，显著减少了在电池初次充放电过程中电池副反应产生的气体，与传统电池相比，产生的气体减少了2.5倍。此外，电极与凝胶电解质之间很好的兼容性有效地降低了界面电阻。

随后，研究人员研发了一款容量为1.2 Ah的高容量电池，并在55摄氏度下（此种环境会加速电解质分解）对其性能进行了测试。在此种条件下，采用传统电解质制成的电池会产生大量气体，导致电池在50次充放电循环后膨胀且容量迅速下降。

相比之下，该团队研发的电池没有产生气体，而且在200次充放电循环后，还保持了1 Ah的容量，展示其安全性和耐用性都得到了提升。

该项研究具有特别重要的意义，因为其实现了安全且可商用的基于凝胶电解质的电池，而且可用现有的电池包生产线快速实现大规模量产。

Soojin Park教授表示：“该电池在稳定性和商用性上取得的成就有望成为电动汽车行业的一项重大突破。我们希望这一进步不仅可以显著推动电动汽车的发展，还能够为各种依赖于锂离子电池的其他应用带来巨大益处。”