麻省理工学院开发稳定电解质和电极界面的新方法 提高固态锂电池寿命

固态电池采用锂金属等固态电极和固态电解质，通常能量密度较高，可以避免起火风险。但是，固态电解质和两侧电极之间的界面具有不稳定性，大大影响了此类电池的寿命。有些研究尝试通过特殊涂层，改善层体之间的键合，却增加了制造费用。

（图片来源：麻省理工学院）

据外媒报道，麻省理工学院（MIT）和布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）的研究人员提出一种方法，可以在不使用任何涂层的情况下，实现同等或更好的耐久性。

这种新方法只需在关键制造步骤（名为烧结）中去除所有的二氧化碳（CO2）。在烧结过程中，需要加热电池材料，以使正极和电解质层（由陶瓷化合物制成）之间形成键合。空气中的CO2含量微乎其微（按百万分之一计），却能对此产生极大的有害影响。研究人员表示，在纯氧环境中进行烧结，所产生的键可与最佳涂层表面的性能相媲美，同时不需额外支付涂层成本。

之所以需要进行烧结，是因为将陶瓷层简单地压在一起，层体之间的接触很不理想，间隙太多，界面之间的电阻很高。陶瓷材料通常在1000℃或以上的温度下进行烧结，使一种材料中的原子迁移到另一种材料中，从而形成键。该研究团队的实验表明，在存在CO2的情况下，只要高于几百摄氏度，就有可能发生有害反应，增加界面阻力。即使只有微量的CO2也是如此。

研究人员证明，去除CO2，尤其是在烧结过程中保持纯氧气氛，可以在高达700℃的温度下产生良好的键合，而不形成任何有害化合物。据介绍，通过这种方法制造的电极和电解质界面，其性能可与以往文献报道过的最佳界面电阻相媲美。以往的研究需要通过额外的涂层步骤来实现，相比之下，这种方法可以减少额外制造过程，避免高昂的费用。

该团队将深入研究这种电池的性能，即如何在电池循环过程中长期保持这些键。此外，研究人员表示，这些新发现可能迅速应用于电池生产。这是一个相对简单的电池制造过程，不会造成太多的能量损耗，而且几乎不会增加成本。