10月21日，韩国电气研究院（KERI）下一代电池研究中心（Next-generation Battery Research Center）主任Ha Yoon-cheol领导的研究团队宣布取得电池技术的突破性进展。该研究团队开发出一种基于锡基合金，具体来说是锡铁化合物（FeSn₂）的新型负极材料，有望显著提高全固态电池的性能和安全性。该研究结果已发表在期刊《焦耳》（Joule）上。

图片来源：《Joule》

新开发的负极材料FeSn₂具有独特的性能，非常适合用于全固态电池。通过机械性能分析，该研究团队发现，FeSn₂颗粒会随着反复充放电循环而变小。这一特性使电池内部的固体颗粒能够长时间保持紧密接触，从而形成致密均匀的电极。此外，FeSn₂还表现出高弹性、高变形能和高电化学稳定性，即使在受到外部刺激时也不会出现裂纹。

使用这种负极材料制成的全固态电池的单位面积容量是传统锂离子电池的5倍。这些电池的能量密度高达每公斤255瓦时（Wh），而锂离子电池的能量密度通常为每公斤200-300瓦时。此外，这些电池在经过1000多次快速充放电循环后仍能保持70-80%的高容量保持率，这为全固态电池的商业化提供了新的可能性。

与使用液态电解质的锂离子电池不同，全固态电池使用固态电解质在电池的正极和负极之间传输离子。液态电解质在高温下反应时会变成气体并发生爆炸，而固态电解质则可大大降低这种风险。然而，其商业化仍面临挑战。电解质的固态性质需要先进的技术来确保充放电循环过程中的稳定性。尤其是负极，对电池的充电速度和使用寿命有重大影响，因此材料的选择至关重要。

目前，锂金属是被研究最多的负极材料。然而，锂金属在反复充放电循环中容易在其表面形成树枝状晶体，造成内部短路，威胁电池的寿命和稳定性。硅负极也可作为替代品，但存在电子和离子电导率低以及因体积膨胀而开裂等问题。

该研究团队的成果具有重要意义，因为他们为全固态电池的商业化提出了一种新型负极材料。剩下的挑战就是验证这种材料是否可以在更大的全固态电池中保持性能。Ha Yoon-cheol表示：“我们已经证明了锡基合金负极材料的巨大潜力。要制造更大的电池，除了新的负极材料外，还需要其它技术元素。”