下一代固态锂金属电池有望大放异彩？“离子液体”助力扫清关键障碍

来源：腾讯网　2022-03-21 16:36:23

财联社（上海，编辑黄君芝）讯，据报道，东京都立大学（Tokyo Metropolitan University）的研究人员为固态锂金属电池开发了一种新的准固态阴极，它可以显著降低阴极和固体电解质之间的界面电阻。

据了解，通过加入离子液体，他们改良的阴极可以与电解质保持良好的接触。新开发的原型电池也显示出良好的容量保持，尽管找到最佳的离子液体仍然具有挑战性，但这一想法有望为实际应用的固体锂电池开发提供新的方向。

锂离子电池已经无处不在，在智能手机、笔记本电脑和电动汽车中都有一席之地。但在寻找更高能量密度的更好解决方案时，科学家们已经转向固态锂金属电池。锂金属电池可能比锂离子电池具有更高的能量密度。它们被视为电池的未来，为大规模的车辆和电网提供动力。

然而，技术问题阻碍了固态锂金属电池进入高要求的应用领域。其中一个主要的问题是电极和固体电解质之间界面的设计。锂离子电池中的电解质通常是液体和高度易燃，构成安全隐患。这就是为什么科学家们一直在尝试使用固态电解质来代替。

然而，电极与固体电解质之间很难实现良好的接触。任何一方的表面如果产生粗糙的情况都会导致高界面电阻，这困扰着电池的性能。尽管在固体电解质的设计方面已经有了一些进展，但阴极的设计仍然是一个开放的问题。

据悉，由东京都立大学的Kiyoshi Kanamura教授领导的一个团队一直在开发新的方法，以改善固态锂金属电池中阴极与固态电解质之间的接触。现在，他们已经成功地制造出一种含有室温离子液体的准固态氧化钴锂（LiCoO2）阴极。

据了解，离子液体由正离子和负离子组成，它们还可以传输离子。重要的是，它们可以填补阴极/固体电解质界面的微小空隙。随着空隙的填充，界面阻力明显下降。

此外，该团队的方法也带来了其他好处。离子液体不仅具有离子导电性，而且几乎不挥发且通常不易燃。它们对形成阴极的阻碍也很小，使制造过程几乎不受影响。研究成果已于近期发表在了科学期刊IScience上。

该团队展示了用他们的准固态阴极和固态“石榴石”电解质（指其结构）制成的原型电池，该电池显示出良好的可充电性，在60℃的高温下进行100次充/放电循环后，容量保持率达到80%。进一步的研究还发现，最佳的离子液体含量为11wt%。

不过，问题仍然存在，比如找到一种更好的不容易降解的离子液体。然而，该团队的新范式为固态锂金属电池的研究提供了令人兴奋的新方向，有可能将其带出实验室，带入我们的生活。

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