盡管電動汽車（EVs）發(fā)展迅速，但鋰離子（Li-ion）電池仍有火災和爆炸的風險。在解決這一問題的方法中，韓國研究人員利用半導體技術(shù)來提高其安全性。由儲能研究中心的Joong Kee Lee博士領(lǐng)導的韓國科學技術(shù)研究院（KIST）的一個研究小組，通過在鋰離子電極表面形成保護性的半導體鈍化層，成功地抑制了樹枝狀晶體的生長，這種晶體有多個分支，會導致電動車電池起火。
當鋰離子電池充電時，鋰離子被輸送到陽極（負極），并以金屬鋰的形式沉積在表面；在這一點上，形成樹狀枝晶。這些樹枝狀的鋰離子是造成不可控的體積波動的原因，并導致固體電極和液體電解質(zhì)之間的反應，從而引起火災。不出所料，這嚴重降低了電池的性能。
為了防止枝晶的形成，研究小組將等離子體暴露于富勒烯（C60），一種高度電子導電的半導體材料，導致鋰電極和電解質(zhì)之間形成半導電鈍化碳層。半導電鈍化碳質(zhì)層允許鋰離子通過，同時由于肖特基勢壘的產(chǎn)生而阻止了電子，通過阻止電子和離子在電極表面和內(nèi)部的相互作用，它們阻止了鋰晶體的形成和隨之而來的樹枝狀物的生長。
在極端的電化學環(huán)境中使用鋰/鋰對稱電池測試了帶有半導電鈍化碳質(zhì)層的電極的穩(wěn)定性，典型的鋰電極在長達20個充電/放電循環(huán)中保持穩(wěn)定。新開發(fā)的電極顯示出明顯增強的穩(wěn)定性，鋰枝晶的生長被抑制達1200個循環(huán)。此外，在開發(fā)的電極之外使用鈷酸鋰（LiCoO2）陰極，在500次循環(huán)后保持了約81%的初始電池容量，比傳統(tǒng)鋰電極提高了約60%。
首席研究員Joong Kee Lee博士說："有效抑制鋰電極上的枝晶生長對于提高電池安全性至關(guān)重要。本研究中提出的開發(fā)高度安全的鋰金屬電極的技術(shù)為開發(fā)不構(gòu)成火災風險的下一代電池提供了藍圖"。李博士說他的團隊的下一個目標是提高這項技術(shù)的商業(yè)可行性。"我們的目標是通過用不太昂貴的材料替代富勒烯，使半導電鈍化碳層的制造更具成本效益"。


來源：賢集網(wǎng)