配備MoS2涂層集流體的電池電池的容電池可穩(wěn)定運(yùn)行超300小時(shí)。

韓國(guó)研究人員開發(fā)出一種經(jīng)濟(jì)高效的容量二維材料，可將下一代無負(fù)極全固態(tài)電池（AFASSB）的看量壽命延長(zhǎng)七倍由韓國(guó)化學(xué)技術(shù)研究院（KRICT）的Ki-Seok An博士和Dong-Bum Seo博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，開發(fā)了一種二硫化鉬（MoS2）薄膜涂層，電池電池的容能顯著提高電池的容量穩(wěn)定性和容量保持率。

該MoS2薄膜通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）技術(shù)生長(zhǎng)在不銹鋼（SUS）集流體上，看量充當(dāng)犧牲層，電池電池的容在充放電循環(huán)過程中與鋰發(fā)生反應(yīng)這種與忠南大學(xué)Sangbaek Park教授及其團(tuán)隊(duì)合作設(shè)計(jì)的容量新型材料，有望為制造更耐用、看量更緊湊、電池電池的容更安全且完全摒棄傳統(tǒng)負(fù)極的容量電池鋪平道路。

革命性技術(shù)傳統(tǒng)的看量鋰離子電池依賴液態(tài)電解質(zhì)，存在安全隱患，電池電池的容尤其是容量充電過程中鋰枝晶生長(zhǎng)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)鋰在負(fù)極表面不均勻沉積會(huì)形成針狀結(jié)構(gòu)的枝晶，可能刺穿隔膜，看量導(dǎo)致短路甚至熱失控相比之下，固態(tài)電池（SSB）用固態(tài)電解質(zhì)（SE）替代了易燃的液態(tài)電解質(zhì)，具有更高的安全性、更大的能量密度以及更穩(wěn)定的性能，尤其在低溫環(huán)境下。

同時(shí)，無負(fù)極固態(tài)電池（AFASSB）被廣泛認(rèn)為是電池技術(shù)的下一個(gè)重大飛躍，因?yàn)樗鼈冊(cè)谥圃爝^程中省去了負(fù)極在首次充電時(shí)，鋰離子從正極遷移并直接在集流體上沉積，形成鋰層這種設(shè)計(jì)顯著減小了電池體積，同時(shí)提高了能量密度。

但這種性能提升是有代價(jià)的在固態(tài)電解質(zhì)（SE）與集流體（CC）界面處反復(fù)進(jìn)行的鋰沉積和剝離，常導(dǎo)致界面不穩(wěn)定，從而引發(fā)鋰沉積不均、枝晶形成和循環(huán)壽命縮短盡管銀（Ag）和銦（In）等貴金屬涂層已被用于穩(wěn)定SE-CC界面，但其高昂的成本和復(fù)雜的工藝仍阻礙著商業(yè)化進(jìn)程。

接近實(shí)用化為了克服這一挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊(duì)將目光轉(zhuǎn)向了二硫化鉬（MoS2） —— 一種被廣泛研究的二維材料，以其在半導(dǎo)體和能源系統(tǒng)中的應(yīng)用而聞名他們利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)，將低成本的MoS2納米片薄膜涂覆在不銹鋼集流體上，為傳統(tǒng)的貴金屬涂層提供了一種可擴(kuò)展且更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的替代方案。

在循環(huán)過程中，MoS2與鋰發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，形成金屬鉬和硫化鋰（Li2S）這個(gè)動(dòng)態(tài)界面層起到了緩沖作用，改善了鋰親和性并阻止了危險(xiǎn)枝晶的形成。因此，配備該涂層的電池比未涂層的電池壽命顯著延長(zhǎng)，性能更優(yōu)。

在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，配備MoS2涂層集流體的電池穩(wěn)定運(yùn)行超過300小時(shí)，這比使用裸不銹鋼集流體（約95小時(shí)后發(fā)生短路）的電池運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)兩倍多全電池原型同樣顯示出令人鼓舞的結(jié)果：初始放電容量提高了1.18倍（從136.1 mAh/g增加到161.1 mAh/g），并且在20次循環(huán)后，容量保持率提升了七倍 —— 從8.3%提高到58.9%。

韓國(guó)化學(xué)技術(shù)研究院（KRICT）院長(zhǎng)Young-Kuk Lee博士在新聞稿中表示：“這是一項(xiàng)核心的下一代技術(shù)，有望加速全固態(tài)電池在各種應(yīng)用中的商業(yè)化”他補(bǔ)充道，盡管仍處于早期階段，但團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)該技術(shù)將于2032年做好實(shí)際應(yīng)用的準(zhǔn)備。

該研究已發(fā)表在期刊《Nano-Micro Letters》上。