SK On 是全球第五大电动汽车电池制造商，也是现代、起亚、福特、大众和梅赛德斯-奔驰等原始设备制造商的电动汽车电池供应商，该公司宣布了其在全固态电池 (ASSB) 方面的最新研发成果。
SK On 表示，其与韩国大学和机构合作开展的 ASSB 研究项目成果最近已在国际学术期刊上发表。这家韩国电池巨头还为其多项研究成果在国内外申请了专利。
SK On 与韩国陶瓷工程技术研究所 Jin Ho Kim 博士团队合作的研究重点是利用超快光子烧结技术制造富含氧化物的无机-有机复合混合固体电解质。该研究被认为是将传统上用于印刷电路板制造的光子烧结技术应用于 ASSB 开发的突破性进展。
光子烧结是一种利用瞬间施加的强光能来加强粉末颗粒的结合的过程，从而产生具有增强强度、耐久性和改善材料性能的固体物质。
该开放获取研究论文作为封面文章发表在《ACS Energy Letters》上。
全固态电池 (ASSB)用固体电解质取代了传统锂离子电池中的液体电解质。这些固体电解质大致分为硫化物型、氧化物型和聚合物型。
为了增强锂离子传输路径和机械强度，氧化物电解质材料通常需要在 1,000 摄氏度以上进行 10 小时以上的高温热处理。然而，生产成本以及脆性断裂等挑战已成为可扩展性的重大障碍。
SK On 探索了光子烧结，强调其在速度和低温热处理方面的优势，作为一种潜在的解决方案。为了优化光子烧结工艺，研究团队首先确定了可最大限度减少光照能量损失的无机着色剂，并将其应用于氧化物电解质材料。通过利用超快光子烧结技术，该团队能够生成具有最佳均匀性的多孔微结构。
此外，该团队还成功将光子烧结氧化物材料与凝胶聚合物电解质相结合，制成混合固体电解质，实验结果表明，采用该混合电解质的电池具有优异的循环寿命。
在另一项研究中，SK On 探索了富锂和富锰层状氧化物 (LMRO) 阴极用于硫化物基 ASSB 的潜力。
这项研究由首尔国立大学 Kyu Tae Lee 教授的研究小组进行，上个月被刊登在《先进能源材料》杂志上，成为封面文章。这项研究因其对 LMRO 阴极降解机制的全面理解而受到认可，而不仅仅是对其性能的理解。
LMRO 正极材料成本低廉，因为它们以锰为基础，而锰比镍和钴便宜。然而，当与传统锂离子电池中的液体电解质一起使用时，LMRO 面临着诸如气体产生、电压衰减和容量损失等挑战，这促使人们努力探索其在 ASSB 中的应用。
研究小组通过各种分析发现，在高温高压条件下充电/放电时释放的氧气(O₂)会氧化硫化物固体电解质，导致其劣化。为了解决这个问题，该团队开发了一种特殊的涂层材料来抑制氧气的释放，并能够延长循环寿命。
SK On 正在开发两种类型的全固态电池 (ASSB)：聚合物氧化物复合材料和硫化物基，预计分别于 2027 年和 2029 年推出商业原型。该公司的固态电池试验设施目前正在韩国大田的研究中心建设中，预计将于 2025 年下半年完工。
资源
瞬时光子烧结工艺可大规模制造固态电池的 3D 石榴石电解质支架;Kyeong Joon Kim、Kyung Seop Shin、Jung Hoon Choi、Junghun Han、Myung-Soo Park、Min Kyu Kim、Do Kyeong Lee、Eun Jeong Yi 和 Jin Ho Kim;ACS Energy Letters 0, 10 doi: 10.1021/acsenergylett.4c02861
Song, G., Lee, S., Kim, T., Jung, MS, Kim, K., Choi, SH, Lee, S., Park, J., Lee, M., Park, C., Kwon, M.-S. 和 Lee, KT (2024)，纳米结构富锂和富锰层状氧化物的机械电化学行为及其在硫化物基全固态电池中的优异容量保持和电压衰减 ( Adv. Energy Mater. 47/2024)。Adv. Energy Mater.，14：2470211。doi：10.1002/aenm.202470211
