无需外部压力。我的科学家解决全固态金属锂电池的界面接触问题

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记者从中科院获悉:近日,中科院物理研究所/北京凝聚态物理研究中心黄学杰研究员团队、华中科技大学张恒教授团队、中科院宁波材料技术与工程学院姚晓银研究员团队合作,在 科学方面,我们开发了一种阴离子控制技术,可以在电极和电解质之间形成新的界面。该界面主动吸引和流动锂离子,自动填充像“流沙”一样的小间隙和孔,以创造舒适的贴合性和适应性。这消除了界面接触对外部压力的依赖,el消除固态电池实际应用的最大瓶颈。相关研究成果近日发表在《Advanced Materials》和《Nature Sustainable Development》杂志上。固体金属锂电池因其被称为下一代储能技术的“圣杯”而备受关注。然而,我们一直面临着一个恼人的问题,即需要保持固体电解质和锂金属电极之间的紧密接触。传统方法依赖于笨重的外部设备的持续压力,使得电池又大又重,难以实际使用。在这项研究中,研究团队发现,在全固态金属锂电池中,锂电极与电解液之间的接触并不理想,存在许多细小的孔隙和裂纹。这些问题不仅会缩短电池寿命,还会带来安全风险。为了解决这个问题,研究团队开发了一种新技术通过将碘离子引入硫电解质中来实现。当电池工作时,这些碘离子在电场的作用下迁移到电极界面,形成富碘界面。该界面层主动吸引锂离子,并能以“自愈”方式自动填充所有间隙和孔洞,使电极和电解质始终保持紧密接触。更重要的是,基于该技术的原型电池即使在标准测试条件下充放电数百次后仍保持稳定和优异的性能,远远超过同类电池和现有的水平。研究人员表示,这种新设计的好处非常明显。它不仅制造更容易、使用的材料更少,而且电池的使用寿命也更长。据报道,这项技术未来可用于生产能量密度大于 500 Wh/kg 的电池。这样,预计电子设备的电池寿命至少会增加一倍。马里兰大学固态电池专家王春生教授表示:“这项研究从本质上解决了限制固态电池商业化的主要瓶颈,向商业化迈出了决定性的一步。” “传统技术需要超过5兆帕(相当于50个大气压)的外力才能维持界面稳定性,这种苛刻的条件极大地阻碍了产业化进程。中国团队开发的创新技术从根本上改变了这一困境。”研究人员表示,这一突破有望加速高能量密度全金属锂电池的发展,该电池将被利用 在人形机器人和电动汽车领域。未来的应用包括航空和电动汽车,提供更安全、更高效的能源解决方案。”(深慧经济记者麦克风日报)

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