研究发现：清洁电解质/电极界面使固态锂电池的容量增加一倍

据外媒报道，东京工业大学、东北大学、国立高级工业科学技术研究所和日本工业大学的科学家通过实验证明，清洁电解质/电极界面是实现高容量固态锂电池的关键。这一发现可能为优化电池设计铺平道路，从而提高移动设备和电动汽车的容量、稳定性和安全性。液态锂离子电池广泛应用于日常生活中，在许多日常移动设备中都可以找到。液体电池有很多优点，但也带来了很多风险。例如，近年来，由于电池设计不当，电解液泄漏和火灾导致手机爆炸的新闻层出不穷。

此外，液体锂离子电池还存在制造成本高、耐用性低、容量小等问题。因此，科学家们开发了一种新型电池：固态锂离子电池。SSLB由固体电极和固体电解质组成，它们可以在充电和放电过程中交换锂离子。由于其高能量密度和高安全性，SSLB也已成为强大的电源。然而，SSLB的商业化仍然存在许多技术挑战。目前，研究人员已经进行了一系列实验，以开发可以提高SSLB性能的方法。负责这项研究的东京理工学院的Hitosugi太郎教授，解释道：“高电位材料LiNiMnO有潜力成为SSLB的正极材料。在这项研究中，我们展示了电池在2.9和4.7V电压下的工作条件，同时在低电阻的电解质/电极界面实现了大而稳定的循环。”先前的研究表明，在LNMO基SSLB中，清洁的电解质/电极界面对于实现低界面电阻和快速充电至关重要。科学家还指出，在制造电池时，锂离子会自发地从Li3PO4电解质迁移到LNMO层，形成LiNiMnO相，其分布未知，可能会影响电池性能。研究团队还对LNMO相的状态进行了研究，分析了充放电过程中Li0NiMnO和LNMO相之间的晶体结构变化、LNMO在真空环境中制造的清洁LPO/LNMO界面上的初始分布以及电极厚度的影响。值得注意的是，在SSLBs的充放电过程中，清洁的界面促进了锂离子的插入和分离。因此，具有清洁接口的SSLB的容量是传统的基于LNMO的电池的容量的两倍。这项研究也是首次发现SSLB中L0NMO和LNMO之间存在稳定的可逆反应。该研究的主要作者、日本东北大学助理教授Hideyuki Kawasoko表示：“这一发现证明，形成无污染、清洁的LPO/LNMO接口是增加SSLB容量和确保低接口电阻从而实现快速充电的关键。”除了移动设备，SSLB也可以应用于电动汽车，这就是为什么成本和电池耐用性成功阻碍了其商业发展的原因。因此，研究结果为未来的SSLB设计提供了重要方向，并为从化石燃料向更环保的运输方式过渡铺平了道路。

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