韩研究团队开发锂电极保护膜电沉积技术，助力锂金属电池商用化——近日，韩国化学研究院的研究团队成功开发出一项核心技术，有望一举解决新一代二次电池——锂金属电池面临的最大难题。相关研究成果已刊登在材料、能源领域国际学术杂志《能源存储材料》上。

锂金属电池作为新一代二次电池，备受全球科研界和产业界关注。它用锂金属代替传统石墨作为负极，理论上，相同重量的锂金属电池比现有石墨负极锂离子电池可储存约10倍的电量，是全固态电池及锂 - 硫电池等高能密度二次电池的核心材料。

然而，锂金属电池在充放电过程中存在严重问题。锂金属表面会像树枝一样生长出树状晶（dendrite），这不仅会导致电池短路、引发火灾危险，还会大幅缩短电池寿命。同时，为阻止树状晶生长而形成保护膜时，现有湿式工艺使用的有机溶剂会残留并损伤锂金属，这使得该电池在大面积工艺和商用化方面面临巨大局限性。

韩国化学研究院石正顿博士研究组针对上述问题，开发出一种将固体高分子和陶瓷复合的混合保护膜，并以电印方式应用于锂金属上的技术，有效抑制了树状晶生长。

该技术与现有的湿式方式不同，采用全印刷方式，不会损伤锂金属表面，且能实现大面积均匀涂层，被认为是向商用化迈进的重要一步。研究小组分别开发了“氧化铝 - 金双层保护膜”、“陶瓷（Al - LLZO） - 高分子复合混合保护膜”，并在世界上首次实现了将其薄薄地附着在锂金属表面的电镀工艺。

其中，转印工艺是关键创新。该工艺先在单独的基板上制备保护膜薄膜，然后以卷压方式在锂金属上进行物理转印。在保护膜安装到锂电极时不使用溶剂，既防止了锂损伤，又克服了锂电极厚度不均匀的问题，确保了良好的均匀度和工艺重复性。

此前，通过“氧化铝 - 金双层保护膜”，研究小组以高机械强度和低界面电阻为基础，实现了树状晶生长抑制和稳定充放电，并首次提出全印方式，为解决锂界面稳定化和现有湿式涂层工艺局限性提供了替代方案。

在后续研究中，研究小组进一步开发出将“离子导电性高的陶瓷和柔性高分子合在一起的混合保护膜”大面积薄而均匀地涂覆的技术。该保护膜能够抑制锂和电解质之间的树状晶生长，诱导锂离子流动，有助于实现稳定的充放电。特别是研究小组证明了可将5微米厚的超薄保护膜均匀地涂覆在245×50mm的大面积上，这不仅体现了保护膜技术的进步，也展示了适合商用化的制造扩展性。

该保护膜的性能在实际测试中得到了充分验证。在一款化妆包芯电池测试中，充放电100次后，电池仍能保持81.5%的容量，过电压低至55.34毫伏（mV），库仑效率（充电容量与放电容量之比）达到99.1%，相比没有保护膜时，电池寿命特性提高了2倍以上。此外，在电池9分钟内完全放电的高功率条件下，电池仍能保持74.1%的容量，呈现出更快、更稳定的高效充放电特性。

研究小组认为，该技术是高能密度锂金属电池商用化的核心要素，未来有望广泛应用于电动汽车（EV）、能源储存装置（ESS）等高能储存装置。不仅如此，该技术还有望超越锂金属电池，为实现全固态电池、锂硫电池等新一代二次电池的发展做出贡献。

石正顿博士表示：“此次研究结合了新的保护膜材料和大面积电印工艺，成功克服了锂金属电池商用化的两大绊脚石——界面稳定性和现有涂层工艺的局限性。”