ORNL团队开发低成本可扩展方法 改善固态电池中的材料连接

据外媒报道，美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）的科学家开发出一种可扩展的低成本方法，能够改善固态电池中材料的连接。一直以来，材料连接都是安全、长寿命储能系统实现商业开发的重要挑战。

与当今锂离子电池中的液体电解质相比，固态电池采用的固态电解质，一种更安全、快速充电的架构。一个成功的固态商业电池系统的尺寸很小，但能量密度约为锂离子电池的两倍，可大大提高电动汽车的续航里程。

（图片来源：ORNL）

制造固态电池的挑战之一是很难实现材料正确连接，并在重复的充电和放电循环中保持稳定。科学家们将该特性称之为接触阻抗，并不断采用高压等方法克服这一特性。但该过程会引起短路，且需要定期重新施加压力，从而使用售后市场应用扩展电池寿命。

通过使用电化学脉冲，ORNL研究人员可以消除将锂金属阳极材料层与固体电解质材料连接时形成的空隙：在这种情况下，陶瓷石榴石型电解质LALZO（Li6.25Al0.25La3Zr2O12）施加短期高压脉冲会增加材料界面处的接触，同时避免负面作用。

该非破坏性、低成本的脉冲方法会产生局部发热电流，围绕着锂金属包裹的空隙并使其消散。该团队对材料进行了重复实验和高级表征，结果表明在应用脉冲方法后，电池组件没有降解。这种方法还可以进行扩展，从而移除或更新固态电池，使其恢复至原始容量。

此前，ORNL电池研究人员使用电化学脉冲可修复可能在固体电解质中形成的破坏性枝晶。而此次开发的新方法正是基于此方法得出。研究项目还处于研发阶段，包括使用更先进的电解质材料进行实验。ORNL的多学科储能团队也在努力将其突破扩大到工作规模的固态电池系统。

该项目充分利用了ORNL的DOE电池制造工厂。该研究由美国能源部能源效率办公室（Office of Energy Efficiency）和可再生能源汽车技术办公室（Renewable Energy’s Vehicle Technologies Office）以及ORNL的实验室指导研究与开发计划（Laboratory Directed Research and Development Program）资助。