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據(jù)外媒報道，韓國SK集團旗下電池制造商SK on成功研發(fā)出新款氧化物固態(tài)電解質(oxide-based solid-state electrolyte)，具有高鋰離子電導率，并有望提升全固態(tài)電池(all-solid-state battery)的競爭力。
該氧化物固態(tài)電解質由SK on與檀國大學(Dankook University)材料科學與工程院的Park Hee-jung教授所帶領的團隊聯(lián)合研發(fā)。且SK on現(xiàn)已在韓國內(nèi)外為該技術成果申請了專利。
SK on及其研發(fā)團隊對氧化物固態(tài)電解質材料LLZO(由鋰、鑭、鋯、氧構成)的添加劑進行了調整。相較于現(xiàn)有產(chǎn)品鋰離子電導率，新材料的鋰離子電導率提升了70%，實現(xiàn)了世界高電導率。鋰離子電導率是指鋰離子在電解質中的移動速率。較高移動速度將強化電池輸出，加快充電速度。此外，這項技術還能均勻控制LLZO微觀結構，從而確?？諝夥€(wěn)定性(atmospheric stability)。SK on表示，通常情況下，固態(tài)電解質易受到濕度及二氧化碳的影響，因此長期暴露在外將降低性能，而該氧化物固態(tài)電解質則在這方面表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。
盡管與硫化物固態(tài)電解質(oxide-based solid-state)相比，氧化物固態(tài)電解質的離子電導率較低，但其化學穩(wěn)定性較高。氧化物固態(tài)電解質與陰極材料發(fā)生反應時活動性較低，從而抑制了可能引發(fā)火災的鋰枝晶(lithium dendrite)形成等問題，進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，電池容量得到顯著增加。使用液態(tài)電解質的鋰離子電池(LiB)，其最大工作電壓最高可達4.3 V，而使用氧化物固態(tài)電解質的鋰離子電池的最大工作電壓高達5.5V。SK on公司表示：“若將該新款氧化物固態(tài)電解質運用于電池生產(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)的聚合氧化物復合材料(polymer-oxide composite)全固態(tài)電池。
如果將其運用于下一代電池，該氧化物固態(tài)電解質可同時保證防火安全性，以及長途駕駛。SK on下一代電池研究中心負責人Choi Kyung-hwan表示：“這種兼具離子導電性和空氣穩(wěn)定性的固態(tài)電解質是制造高質量全固態(tài)電池的創(chuàng)新技術，且具備連鎖反應。”我們將基于未來技術競爭力，在下一代電池領域率先抓住增長機會。”
目前，SK on正在研發(fā)兩款全固態(tài)電池：聚合氧化物復合材料固態(tài)電池和硫化物固態(tài)電池。SK on的目標是在2026年生產(chǎn)上述兩款電池的早期原型，并在2028年實現(xiàn)商業(yè)化。目前，該公司的下一代電池試驗工廠正在忠清南道大田市(Daejeon, South Chungcheong Province)電池研究中心建設，預計將于2024年完工。
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