韓國電池突破，或將超越特斯拉電動車充電技術
- 偉盟系統產業顧問／任苙萍
- 7月9日
- 讀畢需時 2 分鐘
隨著對儲能的需求不斷增長，尤其是在電動車（EV）和大規模儲能係統（ESS）領域，研究人員已經找到了一種有希望的解決方案來突破當前電池技術的限制。
浦項科技大學 ( POSTECH ) 和韓國能源研究所(KIER)的合作團隊開發了一種新型陽極材料，可顯著提高鋰離子和鈉離子電池的性能。研究團隊致力於解決現代電池設計中最大的挑戰之一：在保持較長循環壽命的同時，提高電池的功率和儲能容量。
重點摘錄
石墨是鋰離子電池最常用的材料，由於其結構穩定性，長期以來一直是可靠的選擇；
然而，石墨的理論能量容量相對較低，這限制了其以緊湊形式儲存更多能量的能力，且石墨的充放電速度較慢，使其在需要快速能量傳輸的應用中效率較低；
POSTECH 和 KIER 採取的創新方法是將硬碳與錫 (Sn) 結合起來，創造出一種新的複合陽極材料；
硬碳以其無序結構和豐富的微孔含量而聞名，可以使鋰和鈉離子更快擴散，使其成為高倍率和長壽命應用的理想選擇，透過添加錫，研究人員旨在進一步提高性能，提高陽極的儲能能力和穩定性；
將錫融入複合材料並非沒有挑戰，雖然錫具有出色的儲能潛力，但它在充放電循環過程中容易膨脹，這種膨脹會導致材料結構隨時間推移而退化，從而降低其效率；
為了解決這個問題，團隊開發了一種使用溶膠-凝膠製程然後進行熱還原的方法，這使得他們能夠將小於10 奈米尺寸的錫奈米顆粒嵌入硬碳基質中，這項創新不僅最大限度地減少錫膨脹引起的問題，還利用了錫的特性來提高電池的整體性能；
錫奈米顆粒作為催化劑，促進了周圍硬碳結構的結晶，這種相互作用有助於透過充電週期中錫和氧（Sn-O鍵）之間的可逆反應來提高電池的整體容量；
跨電池平台的卓越性能，所得複合材料在鋰離子電池測試中表現優異，在模擬實際使用條件下，陽極在20分鐘快速充電過程中成功維持了超過1500次循環的穩定運作；
與傳統石墨陽極相比，這是一個顯著的改進，因為傳統石墨陽極在類似條件下的效率通常較低，或許更令人興奮的是該材料在鈉離子電池（SIB）中的表現，鈉離子電池是鋰離子電池的新興替代品；
由於鈉資源豐富且成本低於鋰，鈉離子電池前景廣闊，然而，鈉離子電池與石墨等傳統陽極材料搭配使用時，則有反應性低、穩定性差等問題；
浦項科技大學和基爾大學研發的硬質碳錫複合材料克服了這些挑戰，即使在鈉離子環境中也表現出優異的穩定性和快速的動力學，這項突破凸顯了這種新型複合材料的多功能性，使其不僅成為鋰離子電池的理想候選材料，也成為鈉離子系統的理想候選材料；
將高功率、高能量密度和長循環壽命成功整合到單一陽極材料中，代表電池技術的一大進步。
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