韩国材料科学研究院（KIMS）氢能源材料系的 Ji-Hoon Lee 博士领导的研究小组开发了一种三维多孔碳基集流材料，并将其应用于二次电池和超级电容器，以同时提高能量密度和使用寿命。这项与首尔国立大学的 Insuk Choi 教授和江陵原州国立大学的 Jungho Shin 教授合作进行的研究成果作为封面论文于 5 月 18 日发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。
集流器是制造薄膜电极板的关键部件。然而，由于集流板占据了电极的大部分重量和尺寸，因此在提高能量密度、减少储能装置的重量和体积方面受到了限制。
这一特点在电动汽车等应用大中型电化学储能装置的领域，甚至在反复充放电时尤为突出。此外，电池寿命缩短的原因还在于活性材料的分层或由于湿气和空气进入电池而导致现有金属集流器的腐蚀。
研究人员利用浮动催化剂化学气相沉积（FC-CVD）方法，制造出了具有三维多孔碳结构的碳基集流器，这种集流器在各种环境下都很稳定。接着，他们采用二次电池行业常用的活性材料涂层工艺，成功地制造出了电极，从而促进了量产过程。通过这种方法，研究团队克服了根据电解液和工作电压等特定工作环境修改集流材料的现有限制。
研究团队开发的电流收集器提高了寿命稳定性和初始容量保持率。资料来源：韩国材料科学研究院（KIMS）
此外，研究团队还成功地通过电流收集器的宽孔结构促进了锂离子的传输，从而提高了能量/功率密度并增强了循环稳定性。传统金属箔与活性材料的界面接触面积有限，因为它们是二维结构。然而，新开发的三维碳基电流收集器最大限度地扩大了高度稳定的界面面积，在改善设备的生命周期方面发挥了关键作用。
高级研究员 Ji-Hoon Lee 博士说："随着材料基本问题的解决，碳基电流收集器的商业化将得到促进，电流收集器的利用率也将提高，从而有可能覆盖任何规模的储能设备。这项研究从新定义了集流体的作用，它一直局限于电极形成的次要组成部分。通过后续研究，我们将努力开发出既环保又高度经济的能源转换技术"。
