谁控制了电解质，谁就为电动汽车铺平了道路

谁控制了电解质，谁就为电动汽车铺平了道路

浦项科技大学 (POSTECH) 化学系的 Soojin Park 教授、博士生 Seoha Nam 和 Hye Bin Son 博士在研制出一种既稳定又具有商业可行性的凝胶电解质电池方面取得了突破。他们的研究成果最近发表在国际期刊《Small》上。

锂离子电池广泛应用于便携式电子设备和电动汽车等储能设备。然而，这些电池中使用的液体电解质存在很大的火灾和爆炸风险，这促使人们不断研究寻找更安全的替代品。一种替代方案是半固态电池，它介于传统的锂离子电池（采用液体电解质）和固态电池之间。通过使用凝胶状电解质，这些电池具有更高的稳定性、能量密度和相对较长的使用寿命。

制造凝胶电解质通常需要长时间高温热处理，这会降低电解质的质量，导致电池性能下降并增加生产成本。此外，半固体电解质和电极之间的界面电阻对制造过程也提出了挑战。由于制造方法复杂以及大规模应用存在问题，先前的研究在将其研究成果直接应用于当前的商业电池生产线时遇到了限制。

Soojin Park 教授的团队利用双功能交联添加剂 (CIA)——二季戊四醇六丙烯酸酯 (DPH)，结合电子束 (e-beam) 技术解决了这些挑战。传统的袋式电池制造工艺包括电极制备、电解质注入和组装、活化和脱气步骤。然而，研究人员通过在脱气过程后简单地引入额外的电子束辐照步骤，增强了 DPH 的双重功能。CIA 既充当添加剂，在活化过程中促进阳极和阴极表面之间的稳定界面，又充当交联剂，在电子束辐照过程中形成聚合物结构。

该团队的软包电池采用凝胶电解质，显著减少了初始充电和放电过程中电池副反应产生的气体，与传统电池相比减少了 2.5 倍。此外，由于电极和凝胶电解质之间的强兼容性，它有效地降低了界面电阻。

随后，研究人员开发出 1.2 Ah（安培小时）的大容量电池，并在 55 摄氏度（一种加速电解质分解的环境）下测试了其性能。在这种情况下，使用传统电解质的电池会产生大量气体，导致容量在 50 次循环后迅速下降，电池膨胀。相比之下，该团队的电池没有出现气体产生，即使在 200 次循环后仍保持 1 Ah 的容量，证明了其增强的安全性和耐用性。

这项研究具有特别重要的意义，因为它使得基于凝胶电解质的电池的安全性和商业可行性能够在现有的袋式电池生产线内快速大规模生产。

浦项科技大学的朴秀进教授评论说：“这一稳定性和商业可行性方面的成就有望成为电动汽车行业的突破。”他补充说：“我们希望这一进步不仅能极大地造福电动汽车，还能造福依赖锂离子电池的众多其他应用。”

该研究是在韩国国家研究基金会中期职业研究项目的支持下进行的。