UNIST发明新型凝胶电解质 可将长续航电动汽车电池的寿命延长2.8倍

盖世汽车讯 据外媒报道，韩国蔚山科学技术院（UNIST）研究团队研发出基于蒽（anthracene）的半固态凝胶电解质（An-PVA-CN）凝胶聚合物电解质（GPE），能够延长专为长途驾驶设计的高压电动汽车（EV）电池的使用寿命并提高其安全性。

图片来源： UNIST

这种创新型电解质能够从根本上阻止高压充电过程中电极释放活性氧（ROS），而活性氧正是电池老化的主要原因。该研究团队的成果是将电池寿命延长了2.8倍，并将电池膨胀率降低了六分之一。

该研究团队由UNIST能源与化学工程学院（School of Energy and Chemical Engineering）的Hyun-Kon Song教授领导，并与韩国化学技术研究院（Korea Research Institute of Chemical Technology，KRICT）的Seo-Hyun Jung博士和韩国电子技术研究院（KETI）的Chihyun Hwang博士合作。该研究成果已发表于期刊《Advanced Energy Materials》。

高压锂离子电池（LIBs）充电电压高于4.4V，虽然能够实现更高的能量存储，但也存在风险。更高的电压会使富镍正极中的氧不稳定，转化为活性氧，进而产生气体，增加爆炸风险并缩短电池寿命。

新型电解液中的蒽组分能够与不稳定的表面氧结合，防止其形成活性氧（称为单线态氧，¹O₂），而单线态氧会引发进一步的降解。此外，蒽还能捕获并去除已有的活性氧，从而提供双重保护。

另一个关键成分——腈基（-CN）基团，能够稳定阴极中的镍金属，防止充电过程中镍的溶解和结构变形。

第一作者Jeongin Lee解释说：“这项研究的独特之处在于，它直接从源头上阻止了活性氧（ROS）的生成。以往的方法要么是在ROS生成后进行中和，要么是通过调控电极来抑制氧的释放。”

采用这种电解液的电池在4.55V的高电压下循环500次后，仍能保持初始容量的81%，而传统电池在循环180次后容量就下降到80%以下。

这表明电池寿命提高了近三倍。此外，气体析出（以及由此导致的膨胀）也显著减少；凝胶电解质将膨胀限制在约13微米，而传统电池的膨胀为85微米，膨胀量减少了约六倍。

Song教授表示：“这项研究表明，高压电池中的氧反应可以在电解质设计阶段进行控制。这一原理可应用于开发轻量化锂离子电池，用于航空航天领域和大规模储能系统。”