半导体技术降低电动汽车电池的火灾风险

尽管电动汽车 (EV) 发展迅速，但锂离子 (Li-ion) 电池仍存在着火和爆炸的风险。在解决这个问题的方法中，韩国研究人员使用半导体技术来提高他们的安全性。由储能研究中心的 Joong Kee Lee 博士领导的韩国科学技术研究院 (KIST) 的一个研究小组通过形成保护性半导体，成功抑制了枝晶、多分支晶体的生长，这些晶体会导致电动汽车电池起火锂电极表面的钝化层。

当锂离子电池充电时，锂离子被输送到阳极(负极)并以锂金属的形式沉积在表面;此时，树状树突形成。这些锂枝晶导致无法控制的体积波动，并导致固体电极和液体电解质之间发生反应，从而引起火灾。不出所料，这会严重降低电池性能。

为了防止枝晶形成，研究小组将等离子体暴露于富勒烯 (C60)，这是一种高电子导电性半导体材料，导致在锂电极和电解质之间形成半导体钝化碳质层。半导体钝化碳质层允许锂离子通过，同时由于肖特基势垒的产生而阻挡电子，并通过防止电子和离子在电极表面和内部相互作用，阻止锂晶体的形成和随后的枝晶生长.

在极端电化学环境中使用 Li/Li 对称电池测试具有半导体钝化碳质层的电极的稳定性，其中典型的 Li 电极在长达 20 次充电/放电循环中保持稳定。新开发的电极显示出显着增强的稳定性，锂枝晶生长抑制长达 1,200 次循环。此外，除了已开发的电极外，还使用钴酸锂 (LiCoO 2 ) 正极，在 500 次循环后仍保持初始电池容量的约 81%，与传统锂电极相比提高了约 60%。

首席研究员Joong Kee Lee博士说：“有效抑制锂电极枝晶生长有助于提高电池安全性。本研究提出的开发高安全性锂金属电极的技术为下一代锂金属电极的发展提供了蓝图。不会造成火灾风险的电池。” Lee 博士说，他的团队的下一个目标是提高这项技术的商业可行性：“我们的目标是通过用更便宜的材料代替富勒烯，使半导体钝化碳质层的制造更具成本效益。”

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