纳米弹簧技术提高了电池的耐用性和能量密度

一个研究小组开发了一种技术，可以大大延长电动汽车（EV）电池的寿命和能量密度

电动汽车电池在反复充电和放电时必须保持其性能。然而，目前的技术有一个大问题：充电和放电过程导致电池的正极活性材料反复膨胀和收缩，导致内部出现微观裂纹。随着时间的推移，电池性能急剧下降。为了防止这种情况，研究人员正在增加阴极活性材料的强度或通过添加增强掺杂剂，但这些并不能成为根本的解决方案

最近发表在ACS Nano上的这项研究的关键是可以设计弹性结构的纳米弹簧涂层技术。研究小组在电池电极材料的表面实现了多壁碳纳米管（MWCNT）。这种吸收了充电和放电过程中产生的应变能，防止了裂纹，并最大限度地减少了电极的厚度变化，从而提高了稳定性。该团队成功有效地抑制了电池内部的裂纹，同时提高了电池的寿命和性能

200次循环后裸NCM阴极的纳米CT薄膜。图片来源：ACS Nano（2025）。DOI:10.1021/acsnano.4c14980

这项技术使研究人员能够用少量（0.5wt%，重量百分比）的导电材料将材料体积变化引起的电阻降至最低。它可以实现570Wh/kg或以上的高能量密度。此外，它在1000次或以上的充放电循环后仍能保持78%的初始电池容量，从而显示出优异的寿命

特别是，这项技术可以很容易地与现有的电池制造工艺相结合，从而便于大规模生产和商业化。这一发展有望克服目前电池技术的局限性，为更高效、更耐用的电动汽车电池铺平道路。这有助于开发优于现有电动汽车的电动汽车

该团队由浦项制铁材料与生态材料技术研究所材料科学与工程系的Kyu Young Park教授领导，与三星SDI、西北大学和中央大学进行了联合研究

POSTECH的Park教授说：“这项研究采用了与现有方法不同的方法，有效地控制了电池在充电和放电过程中可能发生的变化。这项技术不仅可以广泛应用于二次电池行业，还可以应用于材料耐久性很重要的各个行业。”