全固态金属锂电池固-固界面打仗困难办理

剡刻之岚

全固态金属锂电池界面打仗研究迎来紧张希望。中国科学院物理研究所/北京凝结态物理国家研究中央黄学杰研究员团队，团结华中科技大学张恒传授团队、中国科学院宁波质料技能与工程研究所姚霞银研究员团队，开辟出一种阴离子调控技能，可以或许在电极和电解质之间形成一层全新的界面。这层界面可以吸引锂离子自动活动，像“流沙”一样主动添补微小的缝隙或孔洞，实现自顺应的精密贴合，一举突破了全固态电池走向实用的最大瓶颈。今后，界面打仗不再依靠外部加压。相干研究结果7日发表于《天然·可连续发展》杂志以及《先辈质料》杂志。
全固态金属锂电池被誉为下一代储能技能的“圣杯”，备受瞩目。但它不停面对一个棘手困难：固态电解质和金属锂电极之间必须保持精密打仗，传统做法要靠粗笨的外部装备连续施压，导致电池又大又重，难以投入现实应用。
2 e% v5 l6 c4 L) q" A, c
, Q  {: {5 h/ {  h- g- e% Q! L在这项研究中，研究团队发现，全固态金属锂电池中，锂电极和电解质之间的打仗并不抱负，存在大量微小的孔隙和缝隙。这些题目不但会收缩电池寿命，还大概带来安全隐患。
! [- t2 P+ q0 s                          为了办理这一困难，研究团队开辟出一种新技能：他们在硫化物电解质中引入了碘离子。在电池工作时，这些碘离子会在电场作用下移动至电极界面，形成一层富碘界面。这层界面可以或许自动吸引锂离子，像“自我修复”一样主动添补进全部的缝隙和孔洞，从而让电极和电解质始终保持精密贴合。
更紧张的是，基于该技能制备出的原型电池，在尺度测试条件下循环充放电数百次后，性能依然稳固优秀，远远凌驾现有同类电池的程度。
研究职员表现，这种新计划的上风非常显着：它不但制造更简朴、用料更省，还能让电池更耐用。他们特殊夸大，接纳这项技能将来可以做出能量密度凌驾 500瓦时/千克 的电池，如许一来，电子装备的续航时间有望提拔两倍以上。
" j$ n, |$ x' N' A# b美国马里兰大学固态电池专家王春生传授在评价发表于《天然·可连续发展》的这项结果时表现，“该研究从本质上办理了制约全固态电池贸易化的关键瓶颈题目，为实现实在用化迈出了决定性一步。”“传统技能必要施加凌驾5 MPa（相称于50个大气压）的外力来维持界面稳固，这种严苛条件严峻拦阻了其财产化历程。而这项中国团队开辟的创新技能，从根本上改变了这一逆境。”
! w% `5 e# A% v( \9 O据悉，这项突破将加快高能量密度全固态金属锂电池的发展，将来有望在人形呆板人、电动航空、电动汽车等范畴大显技艺，带来更安全、更高效的能源办理方案。
（物理所供图）