隨著電動汽車供應量不斷擴大，市場對二次電池的需求也開始激增，這也意味著對可快速充電且容量更大的下一代二次電池的需求也開始不斷上漲。
用鋰金屬代替鋰離子陽極材料石墨的鋰金屬電池，理論上可以實現比鋰離子電池高10倍的容量。然而，由于在充放電過程中鋰表面會產生晶體突起，隔膜會撕裂，存在耐久性和安全性問題，因此尚未實現商業化。
據外媒報道，韓國光州科技研究院（Gwangju Institute of Science and Technology，GIST）與由韓國科學技術研究院（Korea Institute of Science and Technology，KIST）宣布合作開發出提高鋰耐久性的技術。該技術使用碳纖維紙為正極材料，可將鋰金屬電池性能提升三倍以上。其最新研究成果已被發表在了《先進能源材料》雜志上。
GIST的研究團隊由其材料科學與工程學院KwangSup Eom教授領導，而KIST的研究團隊由其全北先進復合材料研究所碳復合材料研究中心主任Sungho Lee領導。
具體而言，該研究小組用聚合物粘合劑制備了碳纖維，并使用了注入鋰金屬的3D框架。據悉，這種碳纖維紙在短碳纖維上用無定形碳和碳酸鈉的無機納米粒子進行了表面處理，具有對鋰友好的特性，而且可以防止鋰枝晶的急劇生長。
研究人員表示，由于使用了全新碳纖維紙，該團隊制造出了耐久性比銅薄膜高出三倍的鋰金屬電池。據稱，銅薄膜大約在100次充/放電循環后就會發生短路，但新開發的碳纖維紙即使在300次或更多次循環后仍表現出穩定的性能，并保有初始容量的85%。
此外，使用銅薄膜的鋰金屬電池的能量密度從240 Wh/kg提高到428 Wh/kg，提高了約1.8倍。此外，研究團隊預計可以簡化電極制造過程，因為熔化的鋰會迅速吸收到碳纖維紙中。
KwangSup Eom教授表示：“這項研究成果的最大意義在于，即使對比銅輕得多的碳纖維進行簡單的表面處理，也可以確保作為鋰金屬陽極集電體的足夠穩定性。該技術有望在未來為高能量鋰金屬電池的商業化做出貢獻。”
