日本東北大學(xué)和高能加速器研究組織的科學(xué)家SangryunKim與OrimoShin-ichi已經(jīng)開發(fā)出一種新型氫化物鋰離子超導(dǎo)體，這種新型超導(dǎo)體可以制造出迄今為止能量密度最高的全固態(tài)電池。

研究人員說，這種新材料是通過設(shè)計氫簇(復(fù)雜陰離子)的結(jié)構(gòu)而獲得的，對金屬鋰具有明顯的高穩(wěn)定性，這將使它成為全固態(tài)電池的終極陽極材料。

采用金屬鋰陽極的全固態(tài)電池有潛力解決傳統(tǒng)鋰離子電池的能量密度問題。但迄今為止，它們在實際電池中的應(yīng)用一直受到鋰離子轉(zhuǎn)移電阻高的限制，這主要是由于固態(tài)電解質(zhì)對金屬鋰的不穩(wěn)定性造成的。

這種新型固態(tài)電解質(zhì)具有高導(dǎo)電性和對金屬鋰的高穩(wěn)定性，因此對于使用金屬鋰陽極的全固態(tài)電池來說是一個真正的突破。

我們希望這種發(fā)展不僅會激發(fā)未來尋找基于復(fù)雜的氫化物鋰離子超導(dǎo)體的努力，而且打開了該領(lǐng)域的一種固態(tài)電解質(zhì)材料的新趨勢，可能會導(dǎo)致開發(fā)高能量密度的電化學(xué)設(shè)備，日本東北大學(xué)研究小組的Shin-ichiSangryunKim說。

背景

全固態(tài)電池是解決當(dāng)前鋰離子電池存在的電解質(zhì)泄漏、易燃性和能量密度受限等問題的理想選擇。

金屬鋰被廣泛認為是全固態(tài)電池的最終陽極材料，因為它在已知的陽極材料中具有最高的理論容量(3860mAhg-1)和最低的電位(-3.04Vvs標(biāo)準(zhǔn)氫電極)。

鋰離子導(dǎo)電固體電解質(zhì)是全固態(tài)電池的關(guān)鍵部件，其離子電導(dǎo)率和穩(wěn)定性決定了電池的性能。

問題是，大多數(shù)現(xiàn)有的固體電解質(zhì)具有化學(xué)/電化學(xué)不穩(wěn)定性和與金屬鋰的物理接觸不良，不可避免地會在界面上引起不必要的副作用。這些副作用導(dǎo)致界面電阻增加，在重復(fù)循環(huán)過程中大大降低電池性能。

以往的研究表明，這種降解過程很難解決，因為其根源是金屬鋰陽極與電解質(zhì)的高熱力學(xué)反應(yīng)活性。

使用金屬鋰陽極的主要挑戰(zhàn)在于固體電解質(zhì)的高穩(wěn)定性和鋰離子高電導(dǎo)率。

Kim教授說，由于復(fù)合氫化物對金屬鋰陽極具有優(yōu)異的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性，因此在解決與金屬鋰陽極有關(guān)的問題上受到了廣泛的關(guān)注。但由于其離子電導(dǎo)率較低，實際在電池中從未嘗試過將復(fù)合氫化物與金屬鋰陽極結(jié)合使用。因此，我們非常有動力去研究與開發(fā)，將這種結(jié)合成為可能。