來自南韓的研究人員開發了一種成本效益高的二維材料，能將下一代無陽極全固態電池（AFASSBs）的壽命延長七倍。
該項目由韓國化學技術研究院（KRICT）的 Ki-Seok An 博士和 Dong-Bum Seo 博士領導，團隊研製了一種二硫化鉬（MoS2）薄膜塗層，顯著提升了電池的穩定性和容量保持能力。
這種 MoS2 薄膜是通過金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）技術生長於不銹鋼（SUS）電流收集器上，作為一層犧牲層，與鋰在循環過程中發生反應。
這一新材料是與忠南國立大學的 Sangbaek Park 博士及其團隊合作設計的，可能為更耐用、緊湊且安全的電池鋪平道路，徹底消除傳統陽極的需求。
傳統鋰離子電池依賴液體電解質，這使其面臨安全風險，尤其是在充電過程中鋰樹枝的生長風險。
鋰樹枝是由於陽極表面不均勻的鋰沉積而形成的針狀結構，可能刺穿隔板，導致短路或熱失控等問題。
相對而言，固態電池（SSBs）用固態電解質（SEs）取代了易燃的液體電解質，提供了更高的安全性、更大的能量密度以及在低溫環境下更穩定的性能。
無陽極固態電池（AFASSB）被廣泛認為是電池技術的下一個重大進步，因為它們在製造過程中消除了陽極。在初始充電過程中，鋰離子從陰極遷移並直接在電流收集器上沉積，形成鋰層。這一設計顯著減少了電池體積，同時提高了能量密度。
然而，這一性能提升也伴隨著成本，因為在固態電解質（SE）與電流收集器（CC）界面上反復的鋰沉積和剝離往往會導致界面不穩定，造成不均勻的鋰沉積、鋰樹枝形成以及循環壽命降低。
雖然貴金屬塗層如銀（Ag）和銦（In）已被用於穩定 SE–CC 界面，但其高成本和複雜的加工過程仍然阻礙了商業化進程。
在克服這一挑戰的過程中，團隊轉向了 MoS2，這是一種廣泛研究的二維材料，因其在半導體和能源系統中的應用而受到關注。
利用金屬有機化學氣相沉積技術，團隊將低成本的 MoS2 薄片薄膜塗佈於不銹鋼電流收集器上，為傳統的貴金屬塗層提供了一種可擴展且更具成本效益的替代方案。在循環過程中，MoS2 與鋰發生轉化反應，形成鉬金屬和硫化鋰（Li2S）。
這一動態界面層作為緩衝區，提高了鋰的親和力，防止了危險鋰樹枝的形成。因此，這種電池的壽命顯著延長，性能也優於未塗層的對手。
在實驗室測試中，使用 MoS2 塗層的電流收集器的電池運行穩定超過 300 小時，這是使用裸不銹鋼的電池在約 95 小時後短路的三倍多。
全電池原型顯示出同樣令人鼓舞的結果，初始放電容量提高了 1.18 倍（從 136.1 提高至 161.1 mAh/g），而容量保持率在 20 次循環後從 8.3% 提升至 58.9%，增長了七倍。
韓國化學技術研究院（KRICT）總裁 Young-Kuk Lee 博士在新聞稿中表示：“這是一項核心的下一代技術，能加速全固態電池在各種應用中的商業化。”他補充道，儘管仍處於早期階段，團隊預計該技術將於 2032 年準備好實際應用。
該研究已發表於《Nano-Micro Letters》期刊。
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