DGIST开发动态电解质 以解决电池的枝晶生长问题

据外媒报道，由大邱庆北科学技术院（DGIST）研究人员负责的团队开发了一种新概念系统，可以大幅提高下一代电池的稳定性和使用寿命。预计该系统可以将静态的液体电解质变为动态，从而解决枝晶生长问题，将有助于加速下一代电池的商业化进程。

（图片来源：DGIST）

目前，在电动汽车中，大多数商用电池都使用石墨负极。但是，石墨负极比较重，而且在电池内部占据了大量空间，限制了能量密度。这使电池无法长期运行，因此需要更轻、更小的负极材料。

作为下一代负极材料，锂金属日益受到关注，因其可以解决这些问题。然而，在锂电池充电过程中，锂金属负极表面容易生长枝晶，使其商业化进程受到影响。这往往严重依赖于电解质中的离子传输现象。换句话说，当离子的传输速度越快，更加均匀时，枝晶生长更容易控制。因此，为了抑制枝晶生长，需要提出一种更快、更均匀的离子传输方法。

该团队制作了一种纳米自旋棒（NSB），可以对外部磁场做出反应，使电池中的静态电解质溶液转变为动态状态，并将其置入电解质溶液中，产生微对流。事实上，通过施加外部旋转磁场来远程传输动力，可以旋转分布在整个电解质中的NSB。与之前的方法相比，这项工作可以促进离子快速传输，同时将离子扩散降低约32%，从而实现均匀的离子传输。

通过应用磁性纳米颗粒（NSB）和外加磁场来实现动态离子传输，可以促进快速均匀地传输锂离子，经过验证在高充电速率下，也能有效控制枝晶的形成和生长。将NSB添加到其他电解质中也能起到同样的效果。如果使用该团队开发的电解质来制造锂金属电池，并在外部施加旋转磁场，与现有系统相比可大幅提高电池寿命。

DGIST能源科学与工程系Lee Hong-kyung教授表示：“这是一种新概念电解质系统，可以创造出以前从未尝试过的动态电解质，并通过使用磁性纳米颗粒改变电解质研究的范式。这种概念可以立即应用到使用液体电解质的各种电化学系统。”