全固态电池的电极可以扩大锂离子电池的极限

东京工业大学的科学家们通过开发电极/固体电解质界面的低电阻电池，解决了全固态电池的主要缺点之一。制造的电池显示出优异的电化学性能，大大超过传统和普遍存在的锂离子电池; 因此，展示了全固态电池技术的前景及其对便携式电子产品革命化的潜力。

许多消费者都熟悉可再充电锂离子电池，这种电池在过去几十年中已经发展起来，并且现在在各种电子设备中都很常见。尽管广泛使用，但科学家和工程师认为传统的锂离子电池技术已经接近其全部潜力，需要新型电池。

全固态电池是一种新型锂离子电池，已被证明是具有更高能量密度的潜在更安全和更稳定的储能装置。然而，由于主要缺点，这种电池的使用受到限制：它们在电极/固体电解质界面处的电阻太高，阻碍了快速充电和放电。

由Taro Hitosugi教授领导的东京工业大学和东北大学的科学家使用Li(Ni 0.5 Mn 1.5)O 4(LNMO)制造全固态电池，具有极低的界面电阻，通过在超高温下制造和测量电池真空条件，确保电解质/电极界面没有杂质。

在制造之后，这些电池的电化学性质被表征为揭示界面周围的Li离子分布。X射线衍射和拉曼光谱用于分析包含电池的薄膜的晶体结构。发现Li离子的自发迁移从Li 3 PO 4层发生到LNMO层，在Li 3 PO 4 / LNMO界面处将LNMO的一半转化为L 2 NMO 。在初始充电过程期间发生反向迁移以再生LNMO。

这个界面的电阻，证实使用电化学阻抗谱，为7.6Ω厘米2，幅度比以前基于LMNO-全固态电池的比为基础的液态电解质的锂离子的体积更小，甚至更小两个数量级使用LNMO的电池。这些电池还显示快速充电和放电，仅在一秒钟内完成一半电池的充电/放电。此外，电池的循环特性也很好，即使在100次充电/放电循环后也没有表现出性能下降。

Li(Ni 0.5 Mn 1.5)O 4是增加电池能量密度的有前途的材料，因为该材料提供更高的电压。研究小组希望这些结果能够促进高性能全固态电池的发展，从而彻底改变现代便携式电子设备和电动汽车。