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东京都立大学开发出固态锂金属电池的新型准固态阴极可显著降低界面电阻

时间：2022-03-22 16:24:30 来源：盖世汽车资讯

据外媒报道，东京都立大学（Tokyo Metropolitan University）的研究人员开发出一种用于固态锂金属电池的新型准固态阴极，可显著降低阴极和固体电解质间的界面电阻。通过添加离子液体，这种改性阴极可以与电解质保持良好的接触，且采用该阴极的原型电池也表现出良好的容量保持能力。尽管找到最好的离子液体仍然具有挑战性，但这一想法为实际应用的固体锂电池开发提供了新的方向。

锂离子电池广泛应用于日常的智能手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车中。但随着寻找具有更高能量密度的更好解决方案，科学家们不断转向固态锂金属电池。锂金属电池比锂离子电池的能量密度更高，因此被视为电池、车辆和大规模电网供电的未来。

然而由于技术问题，固态锂金属电池无法应用于要求苛刻的应用领域。一个主要的问题是电极和固体电解质之间的界面设计。锂离子电池中的电解质通常是液体，该电解质高度易燃，存在安全隐患。因此科学家寄希望于固态电解质，但固态电解质又很难在电极和固体电解质之间实现良好的接触。每侧的表面粗糙度都会导致高界面电阻，从而影响电池性能。目前已有一些研究着眼于固体电解质的设计，但阴极设计仍然是一个悬而未决的问题。

东京都立大学Kiyoshi Kanamura教授领导的一个团队一直在研究新方法，以改善固态锂金属电池中阳极和固态电解质之间接触。近日，该研究团队成功制造出一种含有室温离子液体的准固态钴酸锂（LiCoO2）阳极。离子液体由正离子和负离子组成，且还可以传输离子。重要的是，离子液体可以填充阴极/固体电解质界面处的任何微小空隙。随着空隙被填充，界面电阻显著降低。

离子液体不仅具有离子导电性，而且几乎不挥发且通常不易燃。此外，这种液体对形成阴极的浆料的影响也很小，几乎不影响制造过程。该团队展示了一种由其准固态阴极和固体“石榴石（garnet）”电解质制成的原型电池。该电池显示出良好的可充电性，在60°C的高温下充/放电100次循环后具有80%的容量保持率。此外，进一步的研究还揭示了11wt%的最佳离子液体含量。

目前仍然存在问题，例如找到一种不易降解的离子液体。然而，该团队的新发现可以推动对固态锂金属电池的研究，并具有商业化的潜力。

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