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固态电解质接触不良?没关系!做成结晶就搞定!
中国科大打破锂电池固态电解质的瓶颈
信息来源:中安在线 添加时间: 2019/8/30 9:47:43 

      当前主流锂电池普遍使用液态电解质,不仅特定体积内能够储存的能量有限,而且存在起火等安全隐患。为解决这些问题,固态锂电池诞生了,然而目前使用固态电解质的电池难以实现良好的电极-电解质接触,电池整体性能也并不令人满意。

  近日,记者从中国科学技术大学获悉,该校马骋教授和他的合作者提出来一种新策略,可以有效解决下一代固态锂电池中电极材料和固态电解质接触差这一关键问题,合成出的固态复合物电极展现出优异的容量和倍率性能。

  “固态电池的电极-电解质接触问题就像木桶的短板。”马骋教授说,“近年来研究团队们已经研发出多种性能优异的电极和固态电解质,但因为两者间难以实现良好的接触,锂离子的传输效率受到很大限制。”

  马骋教授通过对一种经典钙钛矿结构的固态电解质中的杂质相进行原子级观测,虽然杂质和固态电解质结构迥异,研究团队却观察到他们的原子在界面处能以相互外延的形式排布。经过一系列细致的结构和化学分析,他们发现这一杂质相和高容量的富锂层状物电极结构相同。换言之,上述经典固态电解质能够以一种高性能正极的原子结构为模板进行结晶,从而在原子尺度形成紧密的界面。

  利用观察结果,研究团队将成分和钙钛矿固态电解质相同的非晶粉末在富锂层状物颗粒的表面做成结晶,成功地在新复合物电极中实现两种固态材料间充分、紧密的接触。解决了电极-电解质接触问题,这种固-固复合物电极的倍率性能可以和和固-液复合物电极相媲美。

  更重要的是,研究团队们还发现这种外延的固-固接触可以容忍很大的晶格错配,因此他们提出的策略可适用于多种钙钛矿固态电解质和层状电极。据了解,研究团队将沿着这个方向继续探索,并将他们提出的策略应用到其他高容量、高电位的正极中。(记者 聂静洁)

 
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