新型陶瓷燃料动力电池只需1/20的镍，性能却新增了1.5倍

韩国研究团队开发了一种陶瓷燃料动力锂电池，具有薄膜沉积技术的纳米结构镍催化剂，既确保了稳定性、高性能，同时将催化剂用量减少到1/20。

因此，该技术将打破陶瓷燃料动力锂电池由于难以频繁启动而只能用于大规模发电的制约，有望将其应用范围扩大到新的领域。

研究表明，这种新的概念技术，能够抑制氧化还原循环造成的破坏，这是陶瓷燃料动力锂电池破坏的重要原因。

陶瓷燃料动力锂电池是高温燃料动力锂电池的代表，其特点是运行在800℃以上的高温环境。由于这一点，其活性很高，不像聚合物电解质燃料动力锂电池必须使用昂贵的高活性铂催化剂，陶瓷燃料动力锂电池可以使用便宜的催化剂，如镍。然而，当占阳极体积40%左右的镍在高温操作条件下相遇、聚集，并因反复停止-重启而暴露于氧化还原过程时，镍膨胀、收缩，导致了陶瓷燃料动力锂电池的整体结构被破坏。致命的缺点是无法多次重启，使得陶瓷燃料动力锂电池很难用于大规模发电以外的应用。

韩国科学技术研究院(KIST)的JiwonSohn博士的团队开发了一种新的概念燃料动力锂电池，将镍含量降低到2%，也就是现有阳极镍含量的1/20，这样阳极中的镍颗粒就不会聚集在一起。通过将镍催化剂的尺寸减小至纳米水平，新增了表面积以补偿催化剂含量的降低。同时尺寸非常小的催化剂颗粒薄而均匀地分布在阳极薄膜层中，能够防止镍颗粒汇聚的过程。

将开发的新概念阳极应用于燃料动力锂电池并对其进行操作的结果是，即使超过100次循环，也不会破坏电极或降低性能，这比常规陶瓷燃料动力锂电池的稳定性高出5倍以上，之前的产品在少于20次氧化还原循环的情况下就会被破坏。而且，由于镍颗粒的纳米化，陶瓷燃料动力锂电池的性能比现有技术提高了1.5倍，从而在稳定性和性能上都有了显著的进步。

JiwonSohn博士说，“这项研究的结果是对一种新型概念电极结构进行设计和制造评估的系统研究，该电极结构可以有效抑制由于氧化还原而导致的镍聚集和破坏，这是陶瓷燃料动力锂电池衰减的重要原因。”他说：“我们已经确认有可能通过同时提高陶瓷燃料动力锂电池的稳定性和性能，从而将其应用范围扩大，并延长其使用寿命。”

本研究得到韩国科技和信息通信技术部(MinisterKi-YoungChoi)的支持，并作为韩国科学技术研究院(KIST)的重大项目、韩国国家研究基金会的全球前沿项目和中型研究人员的支持项目来进行。研究成果发表在金属材料工程领域的国际优秀学术期刊《ActaMaterialia》上。