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2021-06-22
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盖世汽车
当前电动汽车发展势头迅猛，但锂离子电池仍存在起火和爆炸风险。为了解决这一问题，韩国研究人员使用半导体技术来提高电池安全性。据外媒报道，由韩国科学技术院（KIST）储能研究中心的Dr. Joong Kee Lee领导的研究团队，通过在锂电极表面形成保护性半导体钝化层，成功抑制枝晶生长。这种晶体具有多个分支，能够导致电动汽车中的电池发生火灾。
（图片来源：techxplore）
在锂离子电池充电时，锂离子被输送到负极，并以锂金属的形式沉积在电池表面，从而形成枝晶突起。这些锂枝晶能够引起不可控性体积波动，并导致固体电极和液体电解质之间发生反应，从而引起火灾，并严重影响电池性能。
为了防止枝晶形成，研究团队将等离子体暴露在富勒烯（C60）中。富勒烯是一种高电子导电半导体材料，可使锂电极和电解质之间形成半导体钝化碳质层。半导体钝化碳质层允许锂离子通过，同时通过产生的肖特基势垒阻止电子，并阻止电子和离子在电极表面和内部相互作用，避免形成锂晶体和枝晶生长。
在极端电化学环境中，使用Li/Li对称电芯，对具有半导体钝化碳质层的电极进行稳定性测试。在这样的环境中，典型的锂电极可在长达20次充放电循环中保持稳定状态。结果显示，新开发电极的稳定性明显增强，可在长达1200个循环中抑制锂枝晶生长。此外，除了所开发的电极，使用钴酸锂（LiCoO2）正极，可在500次循环后保持大约81%的初始电池容量，比传统锂电极提高大约60%。
Dr. Joong Kee Lee表示：“有效抑制锂电极上的枝晶生长，有助于提高电池安全性。这项研究提出开发高度安全的锂金属电极的技术，为开发没有火灾风险的下一代电池提供了蓝图。”研究团队的下一个目标是，提高这项技术的商业可行性。“用更便宜的材料代替富勒烯，以制造半导体钝化碳质层，使其更具成本效益。”
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