扩展锂离子电池的极限：全固态电池的电极

 

 

科学家们通过开发在电极/固体电解质界面处具有低电阻的电池，解决了全固态电池的主要缺点之一。制造的电池表现出优异的电化学性能，大大超过了传统和无处不在的锂离子电池；因此，展示了全固态电池技术的前景及其革新便携式电子产品的潜力。

 

    

东京工业大学的科学家们通过开发在电极/固体电解质界面处具有低电阻的电池，解决了全固态电池的主要缺点之一。制造的电池表现出优异的电化学性能，大大超过了传统和无处不在的锂离子电池；因此，展示了全固态电池技术的前景及其革新便携式电子产品的潜力。

许多消费者都熟悉可充电锂离子电池，这种电池在过去几十年中得到发展，现在在各种电子设备中都很常见。尽管用途广泛，但科学家和工程师认为，传统的锂离子电池技术已接近其全部潜力，需要新型电池。

全固态电池是一种新型锂离子电池，已被证明是具有更高能量密度、更安全、更稳定的储能装置。然而，由于其主要缺点，此类电池的使用受到限制：它们在电极/固体电解质界面处的电阻过高，阻碍了快速充电和放电。

_{东京工业大学和东北大学的科学家在 Taro Hitosugi 教授的带领下，使用 Li(Ni 0.5} Mn _1.5 )O ₄ (LNMO) 制造了具有极低界面电阻的全固态电池，通过在超高低温下制造和测量电池真空条件，确保电解质/电极界面没有杂质。

制造后，对这些电池的电化学特性进行了表征，以阐明界面周围的锂离子分布。X 射线衍射和拉曼光谱用于分析构成电池的薄膜的晶体结构。发现锂离子从 Li3PO4 层到 LNMO 层发生自发迁移，在 Li ₃ PO ₄ /LNMO 界面将一半的 LNMO 转化为 L ₂ NMO 。反向迁移发生在初始充电过程中以再生 LNMO。

使用电化学阻抗谱验证该界面的电阻为 7.6 Ω cm ²，比之前基于 LMNO 的全固态电池小两个数量级，甚至小于基于液体电解质的锂离子电池使用 LNMO 的电池。这些电池还表现出快速充电和放电，能够在一秒钟内充放电一半的电池。此外，电池的循环性能也非常出色，即使经过 100 次充电/放电循环后性能也没有下降。

Li(Ni _0.5 Mn _1.5 )O ₄是提高电池能量密度的有前途的材料，因为该材料提供更高的电压。研究团队希望这些成果能够促进高性能全固态电池的开发，从而彻底改变现代便携式电子设备和电动汽车。