更高能量的全固態電池引領電池發展趨勢！

圖（a）是Li5La3Nb2O12晶體層和圖像的橫截面SEM圖像，（b）顯示了Li，La，Nb和O骨架原子在1300K的溫度下的計算模擬軌跡。圖片來源：信州大學材料化學系能源與環境科學中心Nobuyuki Zettsu博士

研究人員最近開發了一種提高鋰離子電池效率的新方法。即科學家們通過立方晶體層的生長在電池的電極之間製備了一層薄而緻密的連接層。

日本信州大學材料化學系能源與環境科學中心的Nobuyuki Zettsu教授和該中心主任Katsuya Teshima教授主持了這項研究。並於今年1月在線發表了他們的研究成果。

作為論文的第一作者Nobuyuki Zettsu表示：「由於液體電解質具有一些固有特性，例如低鋰離子運輸數量，在固/液界面處的複雜反應以及熱不穩定性，因此它們在當前任何電化學裝置中都不可能同時獲得高能量和高功率。」

鋰離子電池可充電，而且可以為手機、筆記本電腦、電動工具等設備供電，甚至為電網儲存電力。它們對溫度通量特別敏感，過高溫度會引起更大危險。為了解決液體電解質所存在的問題，科學家們正在努力開發一種更好的不含液體的全固態電池。

Zettsu說：「儘管全固態電池具有預期的優勢，但必須改善它們的功率特性和能量密度，才能應用在長距離電動車等技術中。全固態電池的低速率能力和低能量密度部分是因為缺乏體固體—固體非均質界面形成技術，該技術表現出與液體電解質體系相當的高導電率。」

Zettsu和他的團隊在熔融LiOH（作為在電極生長時將電極粘合成固體狀態的基材上的溶劑（助焊劑））的過程中生成石榴石型氧化物固體電解質晶體，這是一種立方體生長的特定晶體化合物，研究人員能夠控制該晶體層內的厚度和連接面積，還可用它來充當陶瓷分離器。

Zettsu寫道：「我們從電子顯微鏡中可以觀察到，該晶體表面密布著清晰的多面體晶體。每個晶體都與相鄰的晶體連接。」

Zettsu還表示，當將電解質層堆疊在電極層上時，新生長的晶體層可能是理想的陶瓷隔板。

Zettsu寫道：「我們相信，我們的方法對界面處的副反應具有穩定性，這種方法可能生產出薄且界面密集的理想陶瓷分離器。」他指出在這個特定的實驗中使用的陶瓷太厚，不能用於固體電池，但是他表示：「只要電極層可以制薄至100微米，堆疊層將作為固體電池工作。」

一百微米大約是人頭髮的寬度，略小於現代鋰離子電池中標準電極層厚度的兩倍。

Zettsu稱：「全固態電池是能源儲存設備中最有前景的選擇。」他還指出研究人員和私人公司之間已經開展了幾項合作，其最終目標是在2020年東京奧運會上展示全固態電池樣品。

Zettsu和其他研究人員計划到2022年為電動汽車和可穿戴設備製造原型電池。

該項目還包括東北大學材料研究所，名古屋工業大學材料科學前沿研究所和國立材料科學研究所的研究人員。

文章來自ScienceDaily,原文題目為：Charging ahead to higher energy batteries，由材料科技在線匯總整理。

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