SK On 表示，其與韓國大學和機構合作開展的 ASSB 研究項目成果最近已在國際學術期刊上發(fā)表。這家韓國電池巨頭還為其多項研究成果在國內外申請了專利。

SK On 與韓國陶瓷工程技術研究所 Jin Ho Kim 博士團隊合作的研究重點是利用超快光子燒結技術制造富含氧化物的無機-有機復合混合固體電解質。該研究被認為是將傳統(tǒng)上用于印刷電路板制造的光子燒結技術應用于 ASSB 開發(fā)的突破性進展。

光子燒結是一種利用瞬間施加的強光能來加強粉末顆粒的結合的過程，從而產(chǎn)生具有增強強度、耐久性和改善材料性能的固體物質。

該開放獲取研究論文作為封面文章發(fā)表在《ACS Energy Letters》上。

全固態(tài)電池 (ASSB) 用固體電解質取代了傳統(tǒng)鋰離子電池中的液體電解質。這些固體電解質大致分為硫化物型、氧化物型和聚合物型。

為了增強鋰離子傳輸路徑和機械強度，氧化物電解質材料通常需要在 1,000 攝氏度以上進行 10 小時以上的高溫熱處理。然而，生產(chǎn)成本以及脆性斷裂等挑戰(zhàn)已成為可擴展性的重大障礙。

SK On 探索了光子燒結，強調其在速度和低溫熱處理方面的優(yōu)勢，作為一種潛在的解決方案。為了優(yōu)化光子燒結工藝，研究團隊首先確定了可最大限度減少光照能量損失的無機著色劑，并將其應用于氧化物電解質材料。通過利用超快光子燒結技術，該團隊能夠生成具有最佳均勻性的多孔微結構。

此外，該團隊還成功將光子燒結氧化物材料與凝膠聚合物電解質相結合，制成混合固體電解質，實驗結果表明，采用該混合電解質的電池具有優(yōu)異的循環(huán)壽命。

在另一項研究中，SK On 探索了富鋰和富錳層狀氧化物 (LMRO) 陰極用于硫化物基 ASSB 的潛力。

這項研究由首爾國立大學 Kyu Tae Lee 教授的研究小組進行，上個月被刊登在《先進能源材料》雜志上，成為封面文章。這項研究因其對 LMRO 陰極降解機制的全面理解而受到認可，而不僅僅是對其性能的理解。

LMRO 正極材料成本低廉，因為它們以錳為基礎，而錳比鎳和鈷便宜。然而，當與傳統(tǒng)鋰離子電池中的液體電解質一起使用時，LMRO 面臨著諸如氣體產(chǎn)生、電壓衰減和容量損失等挑戰(zhàn)，這促使人們努力探索其在 ASSB 中的應用。

研究小組通過各種分析發(fā)現(xiàn)，在高溫高壓條件下充電/放電時釋放的氧氣(O?)會氧化硫化物固體電解質，導致其劣化。為了解決這個問題，該團隊開發(fā)了一種特殊的涂層材料來抑制氧氣的釋放，并能夠延長循環(huán)壽命。

SK On 正在開發(fā)兩種類型的全固態(tài)電池 (ASSB)：聚合物氧化物復合材料和硫化物基，預計分別于 2027 年和 2029 年推出商業(yè)原型。該公司的固態(tài)電池試驗設施目前正在韓國大田的研究中心建設中，預計將于 2025 年下半年完工。

資源

瞬時光子燒結工藝可大規(guī)模制造固態(tài)電池的 3D 石榴石電解質支架;Kyeong Joon Kim、Kyung Seop Shin、Jung Hoon Choi、Junghun Han、Myung-Soo Park、Min Kyu Kim、Do Kyeong Lee、Eun Jeong Yi 和 Jin Ho Kim;ACS Energy Letters 0, 10 doi: 10.1021/acsenergylett.4c02861

Song, G., Lee, S., Kim, T., Jung, MS, Kim, K., Choi, SH, Lee, S., Park, J., Lee, M., Park, C., Kwon, M.-S. 和 Lee, KT (2024)，納米結構富鋰和富錳層狀氧化物的機械電化學行為及其在硫化物基全固態(tài)電池中的優(yōu)異容量保持和電壓衰減 ( Adv. Energy Mater. 47/2024)。Adv. Energy Mater.，14：2470211。doi：10.1002/aenm.202470211