- 開發(fā)基于電子束的半固態(tài)電池制造技術(shù)，有望應用于下一代電池 -

- 發(fā)表于化學工程領域國際知名學術(shù)期刊《Chemical Engineering Journal》 -

□ 電子產(chǎn)品和電動汽車必不可少的電池含有液體電解質(zhì)。易燃液體電解質(zhì)可能會從電池中泄漏出來，一旦發(fā)生泄漏或火災，會造成更大的損壞。國內(nèi)的一個研究團隊開發(fā)了一種制造半固態(tài)電池*的技術(shù)，該技術(shù)與現(xiàn)有電池具有相同的性能，但使用電子束更安全。

※ 半固態(tài)電池：將鋰離子輸送到電池內(nèi)部正負極的物質(zhì)(電解質(zhì))呈凝膠狀(半固態(tài))的電池

□ 韓國原子能研究院(Park Won-seok 院長)13 日宣布，由先進輻射研究所輻射研究部的 Chan-hee Jeong 博士(李南浩所長)領導的研究小組開發(fā)了一種“基于電子束的半固態(tài)電池制造技術(shù)”。

? 使用它，可以制造半固態(tài)電池，與液態(tài)電池相比，性能不會降低，而且防火和防爆的安全性更高。

照片 1-1、1-2。由韓國原子能研究所的Chan-hee Jeong博士領導的一個研究小組正在對使用電子束制造的半固態(tài)鋰離子電池進行長期穩(wěn)定性評估測試。

□ 研究團隊開發(fā)了一種電子束敏感反應物，在電子束照射時將液體變成半固體形式，關(guān)注電子束在室溫下引起化學反應并能到達內(nèi)部的特性。電池由于其高穿透力。

? 研究人員開發(fā)的反應物是兩種單體(單體名稱1)和(單體名稱2)在現(xiàn)有液體電解質(zhì)和交聯(lián)劑中的混合物，在電子束照射下變成半固體. (圖二)

? 用液態(tài)電子束敏感反應物填充電池內(nèi)部的正極、支架和負極之間的空間。當用 10 MeV 的電子束照射時，電池內(nèi)的液態(tài)反應物會變成凝膠型半固態(tài)電解質(zhì)※。

※ 半固態(tài)電解質(zhì)：一種凝膠型電解質(zhì)，含有不會像果凍一樣流動并能保持自身形狀的液態(tài)電解質(zhì)。

圖 2. 使用電子束的半固態(tài)鋰離子電池制造過程

照片3. 制備的半固態(tài)鋰離子電池橫截面的電子束掃描顯微照片(左)和組成元素分布照片(右)

□ 通過對研究人員開發(fā)的半固態(tài)電池的截面和元素分布進行分析，確認了液態(tài)電解質(zhì)電池的性能水平。電池內(nèi)部的半固態(tài)電解質(zhì)緊密均勻地形成，因此具有優(yōu)異的性能，不會以凝膠的形式泄漏，從而確保了額外的安全性。(圖三)

照片4. 液態(tài)電解質(zhì)電池和半固態(tài)電解質(zhì)電池在室溫(25℃)和高溫(60℃)下反復充放電的放電容量變化對比評估結(jié)果

□ 另外，將長期使用時的放電量與傳統(tǒng)電池進行比較，室溫下的放電量相近，60℃高溫下的放電容量更小，高溫穩(wěn)定性優(yōu)異。(圖四)

? 另外，考慮到目前商業(yè)化鋰電池制造過程中，電子束輻照過程僅在幾分鐘內(nèi)加入制造過程，預計對商業(yè)化非常有利。

□ 該研究成果于9月23日發(fā)表在化學工程領域世界知名期刊《Chemical Engineering Journal (IF = 16.744)》網(wǎng)絡版上。

※ 論文題目：通過深穿透高能電子束輻照原位制備全組裝鋰離子電池中的凝膠聚合物電解質(zhì)

□ 領導該研究的Chan-Hee Jeong 博士說：“這項成果的意義重大，因為它提出了一種新方法，可以通過增加電子束輻照工藝來提高商業(yè)級性能并確保大規(guī)模生產(chǎn)能力。 “我們計劃開發(fā)下一代全固態(tài)電池制造技術(shù)，提高安全性。”