浦項(xiàng)科技大學(xué) (POSTECH) 化學(xué)系的 Soojin Park 教授、博士生 Seoha Nam 和 Hye Bin Son 博士在研制出一種既穩(wěn)定又具有商業(yè)可行性的凝膠電解質(zhì)電池方面取得了突破。他們的研究發(fā)表在《Small》雜志上。
鋰離子電池廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備和儲(chǔ)能領(lǐng)域，包括電動(dòng)汽車。然而，這些電池中使用的液體電解質(zhì)存在很大的火災(zāi)和爆炸風(fēng)險(xiǎn)，這促使人們不斷研究尋找更安全的替代品。
一種替代方案是半固態(tài)電池，它是傳統(tǒng)鋰離子電池(采用液體電解質(zhì))和固態(tài)電池之間的中間地帶。通過使用凝膠狀電解質(zhì)，這些電池具有更高的穩(wěn)定性、能量密度和相對(duì)較長(zhǎng)的使用壽命。
制造凝膠電解質(zhì)通常需要在高溫下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的熱處理，這會(huì)降低電解質(zhì)的質(zhì)量，導(dǎo)致電池性能下降和生產(chǎn)成本增加。此外，半固體電解質(zhì)和電極之間的界面電阻對(duì)制造過程也提出了挑戰(zhàn)。
由于制造方法復(fù)雜以及大規(guī)模應(yīng)用的問題，先前的研究在將其研究成果直接應(yīng)用于當(dāng)前的商業(yè)電池生產(chǎn)線時(shí)遇到了限制。
Soojin Park 教授的團(tuán)隊(duì)利用雙功能交聯(lián)添加劑 (CIA)、二季戊四醇六丙烯酸酯 (DPH) 結(jié)合電子束(e-beam) 技術(shù)解決了這些挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)的軟包電池制造工藝包括電極制備、電解液注入和組裝、活化和脫氣步驟。然而，研究人員通過在脫氣過程后簡(jiǎn)單地引入額外的電子束輻照步驟，增強(qiáng)了 DPH 的雙重功能。
CIA 既可作為添加劑，在活化過程中促進(jìn)陽極和陰極表面之間形成穩(wěn)定的界面，又可作為交聯(lián)劑，在電子束輻照過程中形成聚合物結(jié)構(gòu)。
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