科学家对固态锂电池进行了开裂观测发现是内部裂纹导致电池退化

2019-07-04 16:41

美国乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的科学家利用x射线成像技术观察了固态锂电池中形成的裂纹。他们说，这一发现改变了人们对固态电池性能的理解，并可能形成更耐用的系统。

固态电池有着为当今锂离子技术提供更安全、更小的替代品的潜力，全世界的研究小组正在努力帮助该技术实现商业化应用。

佐治亚理工学院的科学家们有一项发现，有助于将这类研究推向正确的方向。该团队制造了一种固态电池，在两层锂之间用固态陶瓷层作为电解质，然后他们使用x射线计算机断层扫描技术——一种类似于医学上使用的CT扫描技术来观察其在充放电过程中的反应和降解。

研究人员说，“弄清楚如何让这些坚固的部件组合在一起并在长时间内表现良好并不容易。”“我们正在研究如何设计这些固体部件之间的接口，让它们尽可能长时间地使用。”

科学家对固态锂电池进行了开裂观测发现是内部裂纹导致电池退化

液态锂离子电池（左）固态锂离子电池（右）

该研究结果发表在《美国化学学会能源通讯》(ACS Energy Letters)杂志上的《固态电池电解液的化学力学降解可视化》(Visualizing Chemomechanical Degradation of a Solid-State Battery Electrolyte)论文中，论文阐明了电解质层在几天内如何开始形成裂纹从而导致对离子流的阻力增加。

研究人员说，此前，人们认为金属锂和电解质界面的化学反应是导致电池退化的原因，而不是电池内部的裂纹。但他们通过成像了解到，在这种特殊的材料中，不是化学反应本身有问题，它们不会影响电池的性能，而是细胞的断裂破坏了细胞的性能。

研究人员表示，他们的发现可能也适用于替代固态电池的化学成分。在普通锂离子电池中，我们使用的材料决定了我们可以储存多少能量。纯锂的容量最大，但它与液体电解质的配合并不好。如果能使用固态锂和固态电解质，那将是能量密度的终极。

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