能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出一種可擴(kuò)展的、低成本的方法來改善固態(tài)電池中材料的連接，解決了安全、長壽命能源儲存系統(tǒng)商業(yè)開發(fā)中的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

固態(tài)電池采用了一種更安全的快速充電結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是固態(tài)電解質(zhì)與當(dāng)今鋰離子電池中的液體電解質(zhì)不同。一個(gè)成功的固態(tài)商業(yè)電池系統(tǒng)可以提供至少兩倍于鋰離子電池的能量密度，而且占地面積小得多。例如，該系統(tǒng)將使電動(dòng)汽車的行駛里程大大增加。

制造固態(tài)電池的挑戰(zhàn)之一是很難讓材料正確連接并在反復(fù)的充電和放電周期中保持穩(wěn)定?？茖W(xué)家們在實(shí)驗(yàn)室里研究克服這一被稱為接觸阻抗的特性的方法，到目前為止，主要集中在施加高壓和其他方法上。但這一過程可能導(dǎo)致短路，并且需要定期重新施加，以使用昂貴的售后應(yīng)用來延長電池的壽命。

ORNL的研究人員使用的電化學(xué)脈沖消除了在連接鋰金屬陽極材料層和固體電解質(zhì)材料時(shí)形成的空隙：在這種情況下是陶瓷石榴石型電解質(zhì)LALZO（Li6.25Al0.25La3Zr2O12）。正如ACS能源快報(bào)所詳述的那樣，應(yīng)用短而高的電壓脈沖導(dǎo)致材料界面的接觸增加，同時(shí)沒有產(chǎn)生不利影響。

非破壞性的、低成本的脈沖方法導(dǎo)致了局部發(fā)熱的電流，該電流圍繞著鋰金屬包覆的空隙，并導(dǎo)致它們消散。研究小組重復(fù)了實(shí)驗(yàn)，并對材料進(jìn)行了先進(jìn)的表征，這表明在應(yīng)用脈沖方法后，電池組件沒有退化。這種方法可以擴(kuò)展到允許固態(tài)電池被移除和刷新，使其恢復(fù)到幾乎原來的容量。

該項(xiàng)目共同負(fù)責(zé)人、ORNL電氣化科科長IliasBelharouak說：這種方法將實(shí)現(xiàn)全固態(tài)結(jié)構(gòu)，而不需要施加可能損壞電池的外力，而且在電池使用過程中也不實(shí)用。在我們開發(fā)的過程中，電池可以正常制造，然后如果電池變得疲勞，可以應(yīng)用一個(gè)脈沖來恢復(fù)和刷新接口。

該方法的想法來自于以前的工作，在這些工作中，ORNL的電池研究人員使用電化學(xué)脈沖來治愈可能在固體電解質(zhì)中形成的破壞性樹突。

這項(xiàng)研究正在進(jìn)行，包括用更先進(jìn)的電解質(zhì)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。ORNL的多學(xué)科儲能團(tuán)隊(duì)也在努力將其突破擴(kuò)大到一個(gè)工作規(guī)模的固態(tài)電池系統(tǒng)。

Belharouak說：有時(shí)你看到在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模開發(fā)的東西，當(dāng)你把它們放到電池結(jié)構(gòu)中時(shí)，最終不能很好地一起工作。在ORNL，我們試圖在工作中建立實(shí)用性，利用我們深厚的科學(xué)家和工程師隊(duì)伍來解決跨規(guī)模的科學(xué)差距，以獲得可被工業(yè)界輕易采用的方法。