財聯(lián)社（上海，編輯黃君芝）訊，隨著東京工業(yè)大學、鋼鐵技術(shù)協(xié)會（AIST）和山形大學的研究人員推出了一種恢復(fù)其低電阻的策略，全固態(tài)電池現(xiàn)在離成為下一代主力電池又近了一步。他們還探索了潛在的還原機制，為更好理解全固態(tài)鋰電池的基礎(chǔ)工作原理鋪平了道路。

全固態(tài)鋰電池已經(jīng)成為材料科學和工程領(lǐng)域的新熱潮，因為傳統(tǒng)的鋰電池已經(jīng)不能滿足先進技術(shù)標準，如電動汽車要求高能量密度、快速充電和長周期壽命。全固態(tài)電池用固體電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電池中的液體電解質(zhì)，不僅符合這些標準，而且可以在短時間內(nèi)充滿電，因此相對來說更安全、更方便。

然而，固體電解質(zhì)也有其自身的挑戰(zhàn)。結(jié)果表明，正電極和固體電解質(zhì)之間的界面顯示有一個很大的電阻，其來源尚不清楚。此外，當電極表面暴露在空氣中時，電阻會新增，電池的容量和性能隨之降低。盡管科學家們已嘗試了很多方法看來降低電阻，但始終無法將電阻降到10Ωcm2，即未暴露在空氣中時所報告的界面電阻值。

近期，來自日本的一個研究團隊可能終于找到方法解決上述問題，其研究成果發(fā)表在了《美國化學學會應(yīng)用材料和界面》雜志（ACSAppliedMaterials&Interfaces）上。該團隊能夠找出有效恢復(fù)低界面電阻的策略以及揭示了電阻降低的機制，為高性能全固態(tài)電池的制造供應(yīng)了寶貴的見解。

首先，該團隊準備了由鋰負極、LiCoO2正極和Li3PO4固體電解質(zhì)組成的薄膜電池。在完成電池制作之前，研究小組將LiCoO2表面暴露在空氣、氮氣（N2）、氧氣（O2）、二氧化碳（CO2）、氫氣（H2）、水蒸氣（H2O）中30分鐘。

令他們驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)和未暴露的電池相比，暴露在N2、O2、CO2和H2環(huán)境下的電池性能并沒有下降。Hitosugi教授說，"只有水蒸氣會強烈地降解Li3PO4-LiCoO2界面，并大幅新增其電阻，其值比未暴露的界面高出10倍以上。"

該團隊接下來進行了一種稱為"退火"的過程，在此過程中，樣品以電池的形式在150°C下進行了一個小時的熱處理，即沉積了負極。令人驚訝的是，這將電阻降低到10.3Ωcm2，和未暴露的電池相當。

通過進行數(shù)值模擬和頂端測量，該團隊隨后揭示，還原可能歸因于退火過程中LiCoO2結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)子的自發(fā)去除。研究人員表示，"我們的研究表明，LiCoO2結(jié)構(gòu)中的質(zhì)子在恢復(fù)過程中發(fā)揮了重要用途。我們希望這些界面微觀過程的闡明將有助于擴大全固態(tài)電池的應(yīng)用潛力。"