【复材信息】Science固态锂电池最新！

06-13 08:43

第一，[科学背景]

在固态锂电池领域，锂金属与固态电解质界面的复杂进化(具体表现为界面间隙)严重制约了电池性能，导致电化学反应和接触不均匀失效。这不仅会使界面阻抗急剧上升，而且会促进锂枝晶体的生长，最终导致电池短路，极大地限制了固体电池的性能和循环寿命。另外，为了保持接口接触所需的高堆叠压力，会降低电池的能量密度，不利于实际应用。所以，探索固体锂金属电池的核心问题是：如何在保持界面稳定的同时，在低堆叠压力环境下抑制间隙生成。

第二，【创新成果】

最近，美国佐治亚理工学院Matthew T. 受生物形态发生学的启发，McDowell教授团队创新地提出了一种界面自我调节策略——引入可变形第二相(钠)动态响应电-化学-机械刺激。在剥离含钠锂电极时，电化学惰性钠会自发地聚集在界面上，其优异的变形能力在不阻碍锂离子传输的情况下，保证了紧密的电接触。借助operandoop 研究小组观察到，X射线断层扫描和电子显微镜技术可以有效抑制界面间隙的形成，显著提高低堆压环境下的循环稳定性。这一反直觉策略增加了电化学惰性碱金属，为固体电池界面工程开辟了新的途径。研究以“Interface morphogenesis with a deformable secondary phase in solid-state lithium batteries“问题发表在国际顶级期刊上。《Science》事实上，引起了有关行业科研人员的热议。

第三，【科学启迪】

该研究论证了适用于锂金属固态电池的页面形态的概念——通过局部化学-机械刺激，可以促进整体触摸模式的形成，实现多相电极中跨尺度界面特性的自我调节。二元锂-钠电极通过在固体电解质界面上积累高可变形钠域来抑制间隙生长，从而在低堆叠压力下提高锂剥离能力和循环性能。钠相对活性锂的电化学惰性，避免了锂反应性金属合金或碳基中间层及复合材料常见的结构退化问题。另外，二元碱金属箔可以通过简单的冶金工艺制备和冷轧成型，避免了更复杂的加工工艺。这项研究可能会促进多组分金属负极性能的突破，为实际应用提供有吸引力的解决方案。

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