稳定固态锂离子电池的界面可以打开新的可能性

为了在不损害其体积或重量的情况下将最大能量存储到电池中，固态电池是一项有前途的技术。

在这些电池中，将电荷传递到电极之间的电荷的标准液体电解质用固体电解质层代替。这样的电池不仅可以为其尺寸提供两倍的能量，而且几乎可以完全消除与当今锂离子电池相关的火灾危害。

但是，关于固态电池的挫折是：在固体电解质层和两侧的两个电极之间的边界处发现的不稳定性可以大大降低此类电池的寿命。很少有研究使用独家涂层来增强层之间的键合，但这增加了制造过程中其他涂料步骤的费用。

现在，一群科学家在麻省理工学院布鲁克黑文国家实验室已经制定了一种实现等于或超过涂层表面耐用性的结果的方法，但不需要任何涂层。

新技术需要清除在关键制造步骤中发现的任何二氧化碳，称为烧结，在该步骤中，电池材料被加热以形成由陶瓷化合物组成的阴极和电解质层之间的粘结。欧洲杯足球竞彩

尽管存在的二氧化碳数量在空气中消失了，以每百万的零件测量，但其影响可能是戏剧性的和破坏性的。科学家解释说，在纯氧中执行烧结步骤形成键，使上涂层表面的性能与涂层的额外成本相匹配。

这些发现已在期刊上报道高级能源材料欧洲杯足球竞彩在MIT博士生Younggyu Kim，核科学与工程学教授以及材料科学与工程Bilge Yildiz以及Brookhaven国家实验室的Iradika欧洲杯线上买球nari Waluyo和Adrian Hunt的文章中。欧洲杯足球竞彩

由于不同的原因，固态电池一直是可取的。实心电池的主要激励点是它们更安全且能量密度更高。

MIT核科学与工程与材料科学与工程学教授Bilge Yildiz欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

根据Yildiz的说法，固态电池由于两个因素而无法达到质量商业化：固体电解质的电导率较低，界面不稳定性问题。

根据Yildiz的说法，已经有效地处理了电导率问题，并且已经验证了合理的高导率材料。欧洲杯足球竞彩但是，超越了界面上出现的不稳定性是非常具有挑战性的。

这些不稳定性可以在此类电池的生产和电化学运行期间发生，但是暂时，科学家正在专注于制造业，尤其是烧结过程。

烧结是必要的，因为如果将陶瓷层彼此压在彼此之间，则它们之间的接触远非合适。有几个间隙，界面上的电阻很高。

烧结通常在1,000°C或更高的温度下对陶瓷材料进行，导致每种材料的原子进入另一个材料以发展键。欧洲杯足球竞彩该团队的实验表明，在几百度以上的任何地方，都会发生有害反应，从而提高了界面处的阻力 - 但前提是存在二氧化碳，即使是微量的。

他们表明，避免二氧化碳，尤其是在烧结过程中持续纯氧气气氛，可能在高达700度的温度下形成出色的粘结，而没有产生任何破坏性化合物。

Yildiz说，使用此技术制成的阴极 - 电解质界面的性能是“与我们在文献中看到的最佳接口电阻相媲美”但是，这些都是使用涂层的额外步骤来完成的。“我们发现您可以避免使用额外的制造步骤，这通常是昂贵的。”

固态电池提供的能量密度的潜在益处是，它们允许将纯锂金属用作电极之一，该电极比目前使用的电极要轻得多。

研究人员目前正在探索此类电池性能的下一部分，这是这些债券在电池循环期间长期保持的方式。她说，与此同时，新结果可能会迅速应用于电池的生产。

“我们提出的是一个相对简单的细胞制造过程。它不会为制造增加太多的能源罚款。因此，我们认为它可以相对容易地用于制造过程，”他们已经计算出的额外费用应该微不足道。

丰田等大型公司已经参与了固态锂离子电池的早期模型的商业化，这些新发现可以迅速帮助这些公司增强技术的经济性和弹性。

这项研究得到了美国陆军研究办公室的支持，通过麻省理工学院的士兵纳米技术研究所。该团队利用了由能源部支持的布鲁克黑文国家实验室国家科学基金会和设施支持的设施。欧洲杯线上买球

期刊参考：

Kim，Y.，等。（2022）避免CO₂改善LI界面的热稳定性₇洛杉矶₃ZR₂o₁₂带有分层氧化物阴极的电解质。高级能源材料欧洲杯足球竞彩。doi.org/10.1002/aenm.202102741。

来源：https://mit.edu