2021年2月10日,星期三
UNIST研究团队开发技术以批量生产高性能金属电极
金属电池商业化的铺路
UNIST研究团队开发技术以批量生产高性能金属电极
  • 金恩珍
  • 二月15,2019,11:15
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10kW海水电池ESS设施的全图。
10 kW海水电池ESS设施的全貌

蔚山国立科学技术学院(UNIST)于2月14日宣布,由能源与化学工程学院的李贤郁教授和金英植教授领导的研究小组开发了一种高性能金属电极(碳纤维-金属复合材料)通过将液态金属浸渍到碳纤维的细小间隙中的过程来实现。使用此过程,研究团队能够确保锂(Li)和钠(Na)金属电极的批量生产技术。

研究人员将通过这项技术大量生产的钠金属电极应用于10 kW海水电池储能系统(ESS)。该系统于去年12月安装在东西电厂中,刚刚完成了大约一个月的测试。

"与先前专注于改善金属电池性能的研究不同,我们成功地大规模生产了用于商业化的电极材料。在将电极材料应用于实际设备后我们进行了测试,因此我们希望这项技术有助于高性能金属电池的商业化," Lee said.

金属电极被认为是下一代阴极材料,因为其容量是常规石墨电极的约10倍,并且驱动电压低。然而,它具有根本的问题,即在电池操作期间在电极表面上形成细枝状晶体(树枝状晶体)形成,这导致性能降低。

为了解决这个问题,研究小组通过对碳纤维进行机械加工以产生微小的缝隙并将金属液体浸入缝隙中,从而制造了一种新的金属电极。在锂或钠金属浸渍在碳纤维之间的复合材料中,在电池运行过程中可控制树枝状晶体的形成。反过来,这改善了金属电极的稳定性并延长了电池的寿命。

因为金属液体渗入与碳纤维接触,所以电极的生产仅需约10秒。碳纤维是一种高度柔软的材料,因为它是一种类似布的织物,这种特性使电极可以制成各种形式。

金说"由于海水细胞利用了取之不尽的海水中的钠离子,因此它是一种新的储能系统,与资源枯竭问题无关。由于我们已经开发出改善电池性能的电极并建立了批量生产工艺,因此海水电池的商业化将很快成为可能。”

该研究将作为补充刊物发表在国际期刊《纳米快报》上。