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據(jù)外媒報(bào)道，韓國(guó)SK集團(tuán)旗下電池制造商SK on成功研發(fā)出新款氧化物固態(tài)電解質(zhì)(oxide-based solid-state electrolyte)，具有高鋰離子電導(dǎo)率，并有望提升全固態(tài)電池(all-solid-state battery)的競(jìng)爭(zhēng)力。
該氧化物固態(tài)電解質(zhì)由SK on與檀國(guó)大學(xué)(Dankook University)材料科學(xué)與工程院的Park Hee-jung教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)。且SK on現(xiàn)已在韓國(guó)內(nèi)外為該技術(shù)成果申請(qǐng)了專利。
SK on及其研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料LLZO(由鋰、鑭、鋯、氧構(gòu)成)的添加劑進(jìn)行了調(diào)整。相較于現(xiàn)有產(chǎn)品鋰離子電導(dǎo)率，新材料的鋰離子電導(dǎo)率提升了70%，實(shí)現(xiàn)了世界高電導(dǎo)率。鋰離子電導(dǎo)率是指鋰離子在電解質(zhì)中的移動(dòng)速率。較高移動(dòng)速度將強(qiáng)化電池輸出，加快充電速度。此外，這項(xiàng)技術(shù)還能均勻控制LLZO微觀結(jié)構(gòu)，從而確保空氣穩(wěn)定性(atmospheric stability)。SK on表示，通常情況下，固態(tài)電解質(zhì)易受到濕度及二氧化碳的影響，因此長(zhǎng)期暴露在外將降低性能，而該氧化物固態(tài)電解質(zhì)則在這方面表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。
盡管與硫化物固態(tài)電解質(zhì)(oxide-based solid-state)相比，氧化物固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率較低，但其化學(xué)穩(wěn)定性較高。氧化物固態(tài)電解質(zhì)與陰極材料發(fā)生反應(yīng)時(shí)活動(dòng)性較低，從而抑制了可能引發(fā)火災(zāi)的鋰枝晶(lithium dendrite)形成等問題，進(jìn)而可以用高容量鋰金屬陽極替代石墨陽極。
得益于氧化物固態(tài)電解質(zhì)，電池容量得到顯著增加。使用液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池(LiB)，其最大工作電壓最高可達(dá)4.3 V，而使用氧化物固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池的最大工作電壓高達(dá)5.5V。SK on公司表示：“若將該新款氧化物固態(tài)電解質(zhì)運(yùn)用于電池生產(chǎn)中，理論上可以將電池容量提高25%。”
該氧化物固態(tài)電解質(zhì)材料不僅可用于基于NCM(鎳、鈷、錳)陰極材料的全固態(tài)電池，還可以用于可固化的鋰硫電池(lithium-sulfur battery)、鋰氧電池(lithium-air battery)等下一代電池，以及SK on正在研發(fā)的聚合氧化物復(fù)合材料(polymer-oxide composite)全固態(tài)電池。
如果將其運(yùn)用于下一代電池，該氧化物固態(tài)電解質(zhì)可同時(shí)保證防火安全性，以及長(zhǎng)途駕駛。SK on下一代電池研究中心負(fù)責(zé)人Choi Kyung-hwan表示：“這種兼具離子導(dǎo)電性和空氣穩(wěn)定性的固態(tài)電解質(zhì)是制造高質(zhì)量全固態(tài)電池的創(chuàng)新技術(shù)，且具備連鎖反應(yīng)。”我們將基于未來技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，在下一代電池領(lǐng)域率先抓住增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。”
目前，SK on正在研發(fā)兩款全固態(tài)電池：聚合氧化物復(fù)合材料固態(tài)電池和硫化物固態(tài)電池。SK on的目標(biāo)是在2026年生產(chǎn)上述兩款電池的早期原型，并在2028年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。目前，該公司的下一代電池試驗(yàn)工廠正在忠清南道大田市(Daejeon, South Chungcheong Province)電池研究中心建設(shè)，預(yù)計(jì)將于2024年完工。
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