隨著電動汽車供應(yīng)量不斷擴大，市場對二次電池的需求也開始激增，這也意味著對可快速充電且容量更大的下一代二次電池的需求也開始不斷上漲。

用鋰金屬代替鋰離子陽極材料石墨的鋰金屬電池，理論上可以實現(xiàn)比鋰離子電池高10倍的容量。然而，由于在充放電過程中鋰表面會產(chǎn)生晶體突起，隔膜會撕裂，存在耐久性和安全性問題，因此尚未實現(xiàn)商業(yè)化。

據(jù)外媒報道，韓國光州科技研究院（Gwangju Institute of Science and Technology，GIST）與由韓國科學(xué)技術(shù)研究院（Korea Institute of Science and Technology，KIST）宣布合作開發(fā)出提高鋰耐久性的技術(shù)。該技術(shù)使用碳纖維紙為正極材料，可將鋰金屬電池性能提升三倍以上。

圖片來源：GIST

GIST的研究團隊由其材料科學(xué)與工程學(xué)院KwangSup Eom教授領(lǐng)導(dǎo)，而KIST的研究團隊由其全北先進復(fù)合材料研究所碳復(fù)合材料研究中心主任Sungho Lee領(lǐng)導(dǎo)。

該研究團隊將用作鋰金屬電池陽極材料的涂有鋰金屬的銅薄膜替換為含有鋰金屬的薄碳纖維紙。開發(fā)的碳纖維紙在短碳纖維上用無定形碳和碳酸鈉的無機納米粒子進行表面處理，以具有鋰友好特性并防止鋰枝晶的急劇生長。

由于使用了開發(fā)的碳纖維紙陽極材料，聯(lián)合研究團隊能夠制造出耐久性比銅薄膜高三倍的鋰金屬電池。銅薄膜大約在100次充/放電循環(huán)后會發(fā)生短路，但新開發(fā)的碳纖維紙即使在300次或更多次循環(huán)后仍表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能。

圖片來源：GIST

此外，使用銅薄膜的鋰金屬電池的能量密度從240 Wh/kg提高到428 Wh/kg，提高了約1.8倍。此外，研究團隊預(yù)計可以簡化電極制造過程，因為熔化的鋰會迅速吸收到碳纖維紙中。

KwangSup Eom教授表示：“這項研究成果的最大意義在于，即使對比銅輕得多的碳纖維進行簡單的表面處理，也可以確保作為鋰金屬陽極集電體的足夠穩(wěn)定性。該技術(shù)有望在未來為高能量鋰金屬電池的商業(yè)化做出貢獻?！?/p>