日本科学家突破关键瓶颈 全固态电池离应用更近一步

蓝狮平台资讯：财联社（上海，编辑黄君芝）讯，随着东京工业大学、钢铁技术协会（AIST）和山形大学的研究人员推出了一种恢复其低电阻的战略，全固态电池现在离成为下一代主力电池又近了一步。他们还探索了潜在的复原机制，为更好了解全固态锂电池的根底工作原理铺平了道路。

全固态锂电池现已成为资料科学与工程领域的新热潮，由于传统的锂离子电池现已不能满足先进技术标准，如电动汽车要求高能量密度、快速充电和长周期寿命。全固态电池用固体电解质替代传统电池中的液体电解质，不仅符合这些标准，而且可以在短时间内充满电，因此相对来说更安全、更便利。

但是，固体电解质也有其本身的挑战。结果标明，正电极和固体电解质之间的界面显现有一个很大的电阻，其来历尚不清楚。此外，当电极外表露出在空气中时，电阻会添加，电池的容量和性能随之下降。尽管科学家们已尝试了很多办法看来下降电阻，但一直无法将电阻降到10Ωcm2，即未露出在空气中时所陈述的界面电阻值。

近期，来自日本的一个研究团队或许终于找到办法解决上述问题，其研究成果宣布在了《美国化学学会使用资料与界面》杂志（ACSAppliedMaterials&Interfaces）上。该团队可以找出有效恢复低界面电阻的战略以及提醒了电阻下降的机制，为高性能全固态电池的制造提供了名贵的见解。

首先，该团队准备了由锂负极、LiCoO2正极和Li3PO4固体电解质组成的薄膜电池。在完成电池制造之前，研究小组将LiCoO2外表露出在空气、氮气（N2）、氧气（O2）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）、水蒸气（H2O）中30分钟。

令他们惊奇的是，他们发现与未露出的电池相比，露出在N2、O2、CO2和H2环境下的电池性能并没有下降。Hitosugi教授说，“只有水蒸气会强烈地降解Li3PO4-LiCoO2界面，并大幅添加其电阻，其值比未露出的界面高出10倍以上。”

该团队接下来进行了一种称为“退火”的进程，在此进程中，样品以电池的形式在150°C下进行了一个小时的热处理，即沉积了负极。令人惊奇的是，这将电阻下降到10.3Ωcm2，与未露出的电池相当。

经过进行数值模拟和尖端测量，该团队随后提醒，复原或许归因于退火进程中LiCoO2结构内部质子的自发去除。研究人员表示，“我们的研究标明，LiCoO2结构中的质子在恢复进程中发挥了重要作用。我们希望这些界面微观进程的阐明将有助于扩展全固态电池的使用潜力。”