高性能固态电池之路研究人员开发出超薄固态电解质

运行可靠性、耐用性和高能量密度：在这些方面，固态电池在原理上优于传统的液态电解质锂离子电池。阻碍广泛工业应用的一些问题——例如在电动汽车领域——是阴极和电解质之间的界面相容性差以及室温下离子电导率低。

由拜罗伊特大学SeemaAgarwal教授领导的国际团队现已开发出一种解决方案：一种由聚合物陶瓷复合材料组成的非常薄的固体电解质。研究人员在AdvancedEnergyMaterials杂志上展示了他们的发现。

研究人员开发的固体电解质是聚合物和陶瓷纳米纤维的组合。这种复合材料非常像涂层一样应用于阴极的多孔表面。在这里，它填充微小的空腔，形成与阴极稳定接触且厚度仅约7微米的固体电解质。

与早期的固态电池相比，这种新系统的特点是电解质像壳一样包裹着阴极颗粒。这创造了一个显着改进的界面，它具有激活阴极中离子的额外优势。由于这种修改，新的固体电解质增加了电池的储能能力。

这种与阴极相互作用的超薄固体电解质的另一个主要优点是它大大提高了电池的运行可靠性。“传统的锂离子电池反复使用液态电解液，存在安全隐患。时常存在电解液泄漏，导致电池短路失效的风险。手机、笔记本电脑和电动汽车已经因此起火，造成严重事故。

“另一个问题是锂在阳极上的生长，即所谓的界面枝晶，它会刺穿电解质并可能导致短路或起火。我们的超薄复合材料消除了或至少显着降低了所有这些风险固体电解质，具有高热稳定性，”拜罗伊特大学高分子化学教授SeemaAgarwal教授解释说。

这项新研究的主要作者SivarajPazhaniswamy博士指出了另一个优势：“如果使用热稳定的固体电解质代替易燃的液体电解质，则可以充分利用锂作为阳极材料。相比之下与传统液体电解质电池中使用的其他材料相比，锂具有极具吸引力的特性，例如高理论容量和低电化学势。

“既然我们的新型固体电解质在与阴极的相互作用方面表现如此出色，我们希望通过类似的系统来优化电解质和阳极之间的接触。”

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