锂离子电池不仅用于小型消费类电子产品如手机、笔记本电脑、电动自行车,电动汽车,和长期的电力存储。虽然罕见,锂离子电池可以着火由于不稳定液体电解质的电池结构。

固态锂金属电池,功能改善安全性和更高的能量密度与最先进的锂离子电池相比,是一个可能的选择,但他们会迅速降低。

领导的一个新的研究青岛生物能源和生物处理技术研究所的研究人员(QIBEBT)中国科学院细节为什么会发生退化,提出了一个简单的、有效的解决方案。

该研究发表在科学通报3月13日。

“之前报道实验室固态锂金属电池原型展示性能衰减快,挑战他们的实际应用。揭示了基础科学问题和获得深入了解潜在的降解机制的固态金属锂电池发展变得至关重要,”崔三位教授说,共同通讯作者,组长在QIBEBT固体能源系统技术中心。

了解这些电池降低随着时间的推移,研究人员使用一个叫做同步x射线计算机断层扫描成像技术(SXCT)。SXCT扫描产生非常详细,三维图像的对象,而不损坏它们。

他们用不合格品(利尼分析了电池_0.8有限公司_0.1锰_0.1O₂)阴极活性物质,LPSC1(李₆PS₅Cl)固态电解质和锂金属阳极,被称为不合格品|。然后,他们把SXCT扫描后的电池零周期,100年50周期,周期。

通过分析图像的阴极和阳极100次后,研究人员发现了一个故障之间的两个电极由锂离子通量变化不均匀。钴锰颗粒破碎是打破了阴极和变得孤立。剩余电流就集中在阴极的活跃区域。在面临的部分阳极活性不合格品粒子在阴极上,有一个更高的锂枝晶生长的可能性。这对电池可能会导致许多问题,包括能力降低和安全。

”第一次,我们的工作验证非齐次锂离子通量由于异构电化学反应在阴极区主导着加剧了界面端限制和树突锂在锂金属阳极区,”郑曰博士说,这项研究的第一作者。

“这可以有效地解决通过使用表面涂层阴极材料,“共同通讯作者马博士说6月研究人员介绍了阴极LiZr制成的涂层₂(PO₄)₃(LZP)和测试一遍,做额外的电池的扫描100个周期后的表面涂层。电池的阴极最好保留和减少容量衰减能力。

“我们希望这将打开新途径研究固态电池的电流限制,”傅共同通讯作者孙教授说。“进一步发展将聚焦于量化的局部电流密度在固态电池,阳极锂枝晶的抑制策略,加强内部联系的阴极,并提高临界电流密度。

的comparison的3 d体积渲染和横断面SXCT图像骑车不合格品|李和LZP-NCM |全固态电池。(图片由郑曰,傅太阳,马骏)

(文本由郑越,傅太阳,马骏)

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