通过开发全固态电池的预锂化技术实现高性能石墨-硅扩散基电极

□ 由DGIST能源科学与工程系的李勇敏教授组成的联合研究小组和ETRI于11日宣布，他们通过将预锂化技术应用于石墨-硅扩散基电极，开发出高能量密度、高稳定性的全固态电池电极。

□ 全固态电池是携带电解质的离子为固体的下一代二次电池，具有出色的稳定性和高耐火性。由于使用了高容量活性材料，全固态电池正在成为具有高能量密度的下一代二次电池。

□ 现有的全固态电池电极组成复杂，因此在能量密度方面受到限制。因此，DGIST-ETRI联合研究小组开发了一种新型电极，其中离子通过在活性材料之间扩散而不是通过电解质来传递。具有这种结构的电极主要由活性材料组成，因此在单位体积和质量的能量密度方面表现出优势。

□ 然而，硅的初始充放电效率低，这会导致锂的损耗和容量降低。为了解决这个问题，DGIST-ETRI联合研究小组将预锂化技术应用于石墨-硅扩散基电极。该技术涉及提前将锂插入活性材料中，以补充初始充电期间的容量损失。因此，随着体积膨胀的减小和硅的初始容量减少的减轻，电极寿命可以得到改善。

□ 尽管有这一优势，但将预锂化技术应用于全固态电池电极一直具有挑战性，因为它是为基于液体电解质的锂离子电池开发的。然而，DGIST-ETRI联合研究小组通过开发一种简单而有效的预锂化技术克服了这一缺点。

□ 新开发的技术通过将微锂颗粒均匀分散到基于扩散的电极中来供应锂。在制造全固态电池时，微锂颗粒与石墨和硅接触，石墨和硅自发地为锂充电。该技术的优点是过程简单。

□ 采用新预锂化技术的石墨-硅扩散基电极与传统电极相比，表现出更高的初始充放电效率和更好的电化学性能。此外，电极锂化过程中发生的体积膨胀减少了近40%，从而延长了电极寿命。

李勇敏教授说：

我们开发了一种简单而有效的预锂化技术，并将其应用于全固态电池的石墨-硅扩散基电极，从而在全固态电池电极中实现了高能量密度和高稳定性。

并补充说：“新开发的预锂化技术将通过实施具有更长预期寿命的高容量硅基电极，提高高能量密度全固态电池商业化的可行性。

ETRI智能材料实验室的Juyoung Kim博士说：

我们建议在2020年设计利用活性材料之间的离子扩散，同时排除固体电解质的全固态电极，并一直在不断研究以提高性能。

Kim博士补充说：“DGIST和ETRI之间的持续合作将帮助我们找到更多出色的全固态电极设计技术。

□ 在与ETRI联合进行的这项研究中，DGIST能源科学与工程系的博士生Jongjoon Lee;太平洋西北国家实验室博士后金大熙博士;ETRI的Juyoung Kim博士作为通讯作者参加了会议。

研究结果于7月<>日（星期五）作为封底研究发表在世界知名学术期刊《先进能源材料》上。这项研究得到了科学和信息通信技术部的“顺序碳中和技术开发项目”和“纳米和材料技术开发项目”以及韩国国家研究基金会的支持。