研究人员通过加热降低电池电阻 推进全固态电池应用

据外媒报道，东京工业大学、日本国立高级工业科学技术研究所（AIST）和山形大学的研究人员提出了一项恢复全固态电池低电阻的策略。这使这种类型的电池离成为主流电源又近了一步，有望应用于下一代电动汽车和电子产品。研究人员还探索了潜在电阻降低机制，以进一步了解全固态锂电池的基本工作原理。

全固态锂电池是材料科学与工程领域的一个新趋势。传统的锂离子电池无法达到电动汽车等领先技术的标准，如高能量密度、快速充电和长循环寿命。全固态电池使用固体电解质代替传统电池中的液体电解质，不仅满足相关要求，而且可以在短时间内充电，相对安全方便。然而，固态电解质也有一定的局限性。已经证明，正极和固体电解质之间的界面表现出显著的电阻，其原因尚不清楚。此外，当电极表面暴露在空气中时，电阻会增加，影响电池的容量和性能。研究人员已经采取了一些措施来降低电阻，但没有一项成功地将电阻降低到10Ωcm2以下，这是未暴露在空气中时的界面电阻值。在最近的研究中，由东京工业大学的研究人员领导的一个团队可能最终解决了这个问题。研究人员提出了一种恢复低界面电阻的策略，并展示了相关机制，为高性能全固态电池的制造提供了宝贵的见解。首先，该团队制备了由锂负极、LiCoO2正极和Li3PO4固体电解质组成的薄膜电池。在完成电池生产之前，研究人员将LiCoO2的表面暴露于空气、氮气（N2）、氧气（O2）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）和水蒸气（H2O）中30分钟。令人惊讶的是，研究人员发现，与未暴露的电池相比，暴露在N2、O2、CO2和H2环境中的电池性能没有下降。Hitosugi教授说，“只有水蒸气才能严重影响Li3PO4-LiCoO2界面，并显著增加电阻，达到未暴露界面的10倍以上。”接下来，该团队进行了“退火”过程，并在150°C下对样品进行了一个小时的热处理。令人惊讶的是，这将电阻降低到10.3Ωcm2，相当于一个未暴露的电池。研究小组随后进行了数值模拟和尖端测量。结果表明，这可能是由于退火过程中与LiCoO2结构结合的质子自发脱离，导致电阻降低。Hitosugi说：“研究表明，LiCoO2结构中的质子在电阻恢复过程中发挥着重要作用。研究人员希望阐明这些界面微过程将有助于扩大全固态电池的应用潜力

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