使用碳纤维纸代替铜薄膜，提高锂电池稳定性和能量密度

随着电动汽车供应量不断扩大，市场对二次电池的需求也开始激增，这也意味着对可快速充电且容量更大的下一代二次电池的需求也开始不断上涨。

用锂金属代替锂离子阳极材料石墨的锂金属电池，理论上可以实现比锂离子电池高10倍的容量。然而，由于在充放电过程中锂表面会产生晶体突起，隔膜会撕裂，存在耐久性和安全性问题，因此尚未实现商业化。据外媒报道，韩国光州科技研究院（Gwangju Institute of Science and Technology，GIST）与由韩国科学技术研究院（Korea Institute of Science and Technology，KIST）宣布合作开发出提高锂耐久性的技术。

该技术使用碳纤维纸为正极材料，可将锂金属电池性能提升三倍以上。其最新研究成果已被发表在了《先进能源材料》杂志上。GIST的研究团队由其材料科学与工程学院KwangSup Eom教授领导，而KIST的研究团队由其全北先进复合材料研究所碳复合材料研究中心主任领导。

具体而言，该研究小组用聚合物粘合剂制备了碳纤维，并使用了注入锂金属的3D框架。据悉，这种碳纤维纸在短碳纤维上用无定形碳和碳酸钠的无机纳米粒子进行了表面处理，具有对锂友好的特性，而且可以防止锂枝晶的急剧生长。

研究人员表示，由于使用了全新碳纤维纸，该团队制造出了耐久性比铜薄膜高出三倍的锂金属电池。据称，铜薄膜大约在100次充/放电循环后就会发生短路，但新开发的碳纤维纸即使在300次或更多次循环后仍表现出稳定的性能，并保有初始容量的85%。

此外，使用铜薄膜的锂金属电池的能量密度从240 Wh/kg提高到428 Wh/kg，提高了约1.8倍。此外，研究团队预计可以简化电极制造过程，因为熔化的锂会迅速吸收到碳纤维纸中。

KwangSup Eom教授表示：“这项研究成果的最大意义在于，即使对比铜轻得多的碳纤维进行简单的表面处理，也可以确保作为锂金属阳极集电体的足够稳定性。该技术有望在未来为高能量锂金属电池的商业化做出贡献。”

来源：赛奥碳纤维技术

原文始发于微信公众号（艾邦高分子）：使用碳纤维纸代替铜薄膜，提高锂电池稳定性和能量密度