我国学者攻克固态锂离子电池电极-电解质瓶颈

我国学者克服固态锂离子电池电极-电解质的瓶颈

核心提示:由于使用有机液体电解质，传统锂离子电池普遍易燃，能量密度难以进一步改善等问题。与有机液体电解质相比，固体电解质大多不易燃，降低甚至消除了电池着火的风险，同时具有更宽的电化学稳定窗口，允许更高的正负电极电压组合来新增电池的能量密度。然而，主电极材料也是固体的。假如用固体电解质代替液体电解质，电极与电解质之间很难形成像固液界面那样紧密而充分的接触，这将严重影响电极与电解质之间锂离子传输的效率。这个瓶颈是固态电池最难克服的挑战之一。

记者从我国科技大学(科大),马(马马马)教授的研究小组和团队nanchewen院士、清华大学合作准备复合阳极的性能与传统的粘贴涂料正电极,为克服瓶颈供应一个新想法在固体电极和电解质之间接触不良的电池。研究结果发表在《国际材料科学杂志》上。

由于使用有机液体电解质，常规锂离子电池普遍易燃，能量密度难以进一步提高。与有机液体电解质相比，固体电解质大多不易燃，降低甚至消除了电池着火的风险，同时具有更宽的电化学稳定窗口，允许更高的正负电极电压组合来新增电池的能量密度。然而，主电极材料也是固体的。假如用固体电解质代替液体电解质，电极与电解质之间很难形成像固液界面那样紧密而充分的接触，这将严重影响电极与电解质之间锂离子传输的效率。这个瓶颈是固态电池最难克服的挑战之一。

利用电子显微镜研究钙钛矿结构的固体电解质时，研究人员发现，作为高性能电极材料的富锂层状氧化物的结构可以与钙钛矿结构形成外延界面，从而在原子尺度上形成紧密而充分的固-固接触。对两者外延界面的进一步分析表明，界面上每15个原子表面将形成失配位错，释放累积的应变。这种机特种致外延界面，不要电极和电解质具有类似的晶格大小，但可以在广泛的层状和钙钛矿系统中出现。

将所得结果应用于材料的制备，制备了具有原子界面键合的电极-电解质复合阳极材料，并对其性能进行了表征。结果表明，该方法制备的固-固复合电极中活性物质与电解质的结合接近固-液接触，其比例不低于传统浆液包覆工艺制备的固-液复合电极。

该方法为克服固态电池中电极-电解质接触差的瓶颈供应了新的思路。