配备MoS2涂层集流体的电池可稳定运行超300小时。
韩国研究人员开发出一种经济高效的二维材料，可将下一代无负极全固态电池（AFASSB）的寿命延长七倍。
由韩国化学技术研究院（KRICT）的Ki-Seok An博士和Dong-Bum Seo博士领导的团队，开发了一种二硫化钼（MoS2）薄膜涂层，能显著提高电池的稳定性和容量保持率。
该MoS2薄膜通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术生长在不锈钢（SUS）集流体上，充当牺牲层，在充放电循环过程中与锂发生反应。
这种与忠南大学Sangbaek Park教授及其团队合作设计的新型材料，有望为制造更耐用、更紧凑、更安全且完全摒弃传统负极的电池铺平道路。
革命性技术
传统的锂离子电池依赖液态电解质，存在安全隐患，尤其是充电过程中锂枝晶生长相关的风险。
锂在负极表面不均匀沉积会形成针状结构的枝晶，可能刺穿隔膜，导致短路甚至热失控。
相比之下，固态电池（SSB）用固态电解质（SE）替代了易燃的液态电解质，具有更高的安全性、更大的能量密度以及更稳定的性能，尤其在低温环境下。
同时，无负极固态电池（AFASSB）被广泛认为是电池技术的下一个重大飞跃，因为它们在制造过程中省去了负极。在首次充电时，锂离子从正极迁移并直接在集流体上沉积，形成锂层。这种设计显著减小了电池体积，同时提高了能量密度。
但这种性能提升是有代价的。在固态电解质（SE）与集流体（CC）界面处反复进行的锂沉积和剥离，常导致界面不稳定，从而引发锂沉积不均、枝晶形成和循环寿命缩短。
尽管银（Ag）和铟（In）等贵金属涂层已被用于稳定SE-CC界面，但其高昂的成本和复杂的工艺仍阻碍着商业化进程。
接近实用化
为了克服这一挑战，该团队将目光转向了二硫化钼（MoS2） —— 一种被广泛研究的二维材料，以其在半导体和能源系统中的应用而闻名。
他们利用金属有机化学气相沉积技术，将低成本的MoS2纳米片薄膜涂覆在不锈钢集流体上，为传统的贵金属涂层提供了一种可扩展且更经济实惠的替代方案。在循环过程中，MoS2与锂发生转化反应，形成金属钼和硫化锂（Li2S）。
这个动态界面层起到了缓冲作用，改善了锂亲和性并阻止了危险枝晶的形成。因此，配备该涂层的电池比未涂层的电池寿命显著延长，性能更优。
在实验室测试中，配备MoS2涂层集流体的电池稳定运行超过300小时，这比使用裸不锈钢集流体（约95小时后发生短路）的电池运行时间长两倍多。
全电池原型同样显示出令人鼓舞的结果：初始放电容量提高了1.18倍（从136.1 mAh/g增加到161.1 mAh/g），并且在20次循环后，容量保持率提升了七倍 —— 从8.3%提高到58.9%。
韩国化学技术研究院（KRICT）院长Young-Kuk Lee博士在新闻稿中表示：“这是一项核心的下一代技术，有望加速全固态电池在各种应用中的商业化。”他补充道，尽管仍处于早期阶段，但团队预计该技术将于2032年做好实际应用的准备。
该研究已发表在期刊《Nano-Micro Letters》上。
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