美國喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)的科學家利用x射線成像技術(shù)觀察了固態(tài)鋰電池中形成的裂紋。他們說，這一發(fā)現(xiàn)改變了人們對固態(tài)電池性能的理解，并可能形成更耐用的系統(tǒng)。

固態(tài)電池有著為當今鋰離子技術(shù)提供更安全、更小的替代品的潛力，全世界的研究小組正在努力幫助該技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

佐治亞理工學院的科學家們有一項發(fā)現(xiàn)，有助于將這類研究推向正確的方向。該團隊制造了一種固態(tài)電池，在兩層鋰之間用固態(tài)陶瓷層作為電解質(zhì)，然后他們使用x射線計算機斷層掃描技術(shù)——一種類似于醫(yī)學上使用的CT掃描技術(shù)來觀察其在充放電過程中的反應(yīng)和降解。

研究人員說，弄清楚如何讓這些堅固的部件組合在一起并在長時間內(nèi)表現(xiàn)良好并不容易。我們正在研究如何設(shè)計這些固體部件之間的接口，讓它們盡可能長時間地使用。

液態(tài)鋰離子電池（左） 固態(tài)鋰離子電池（右）

該研究結(jié)果發(fā)表在《美國化學學會能源通訊》(ACS Energy Letters)雜志上的《固態(tài)電池電解液的化學力學降解可視化》(Visualizing Chemomechanical Degradation of a Solid-State Battery Electrolyte)論文中，論文闡明了電解質(zhì)層在幾天內(nèi)如何開始形成裂紋從而導致對離子流的阻力增加。

研究人員說，此前，人們認為金屬鋰和電解質(zhì)界面的化學反應(yīng)是導致電池退化的原因，而不是電池內(nèi)部的裂紋。但他們通過成像了解到，在這種特殊的材料中，不是化學反應(yīng)本身有問題，它們不會影響電池的性能，而是細胞的斷裂破壞了細胞的性能。

研究人員表示，他們的發(fā)現(xiàn)可能也適用于替代固態(tài)電池的化學成分。在普通鋰離子電池中，我們使用的材料決定了我們可以儲存多少能量。純鋰的容量最大，但它與液體電解質(zhì)的配合并不好。如果能使用固態(tài)鋰和固態(tài)電解質(zhì)，那將是能量密度的終極。