中國粉體網(wǎng)訊  固態(tài)鋰電池與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，具有能量密度高、循環(huán)壽命長及安全可靠等優(yōu)點，是當(dāng)今能源存儲領(lǐng)域的研究熱點之一。固態(tài)鋰電池采用的是固體電解質(zhì)，對固體電解質(zhì)來說界面相容性和穩(wěn)定性是研究重點，也是攻克難點之一，可謂是固態(tài)鋰電池的頭號“殺手”。解決固態(tài)鋰電池中的界面問題是取得電池性能根本性突破的關(guān)鍵因素。

固體電解質(zhì)內(nèi)部界面

在無機固體電解質(zhì)中包含兩種類型的晶界，一是晶粒內(nèi)部由于晶體生長方向不同所產(chǎn)生的致密晶界（正負極、電解質(zhì)晶粒內(nèi)部產(chǎn)生的位錯、缺陷晶界），這種晶界存在于電極與固體電解質(zhì)材料晶粒內(nèi)部，結(jié)合較為緊密，界面較為平整；第二種是晶粒與晶粒之間燒結(jié)所產(chǎn)生的晶界，受溫度、壓力、氣氛等因素的影響，界面結(jié)構(gòu)尺寸比例較小，邊緣會有部分氣孔和雜質(zhì)相。當(dāng)晶界兩側(cè)屬于不同物相，擴散現(xiàn)象較為嚴(yán)重。晶界處的缺陷和雜質(zhì)會顯著降低離子傳輸速率，導(dǎo)致電解質(zhì)整體離子電導(dǎo)率下降。

負極-固體電解質(zhì)界面

傳統(tǒng)的鋰金屬電池是以金屬鋰作為電池負極材料，但由于會產(chǎn)生SEI膜和鋰枝晶，使得電池的安全性非常差。在固態(tài)鋰電池中，材料固體電解質(zhì)作為鋰離子傳輸介質(zhì)，可以有效抑制鋰枝晶的生長，大大提高電池的安全性。但金屬鋰還原性強，極易使固體電解質(zhì)中某些高價金屬陽離子得電子而被還原，生成高界面電阻相，降低化學(xué)穩(wěn)定性。另外，固體電解質(zhì)與鋰金屬形成的界面浸潤性差，固固接觸會顯著提高界面抗阻。

正極-固體電解質(zhì)界面

在固態(tài)鋰電池中正極與電解質(zhì)之間的界面由固態(tài)界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣坦探缑�，所以此界面也具有更高的接觸電阻。不僅如此，某些正極材料在循環(huán)過程中容易發(fā)生過渡金屬元素的析出，降低電池的循環(huán)穩(wěn)定性，同時，電極在充放電過程中由于體積變化而導(dǎo)致的界面應(yīng)力會增加電極的局部畸變，使電荷轉(zhuǎn)移電阻增加。

以上問題最大的“元兇”當(dāng)屬界面，那么如何降低界面對固態(tài)鋰電池的影響呢？對界面性能的研究又有哪些？歡迎參加由中國粉體網(wǎng)舉辦的“2019高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)研討會暨第三屆能源顆粒材料制備及應(yīng)用技術(shù)高峰論壇”，屆時我們將邀請來自燕山大學(xué)的張隆教授作《無機固體電解質(zhì)及其界面性能研究》報告，帶來更多關(guān)于固態(tài)電解質(zhì)界面性能的精彩內(nèi)容，期待您的到來。

參考來源：

畢志杰.固態(tài)鋰電池界面問題的研究進展

白立雄.石榴石型Li₇La₃Zr₂O₁₂固體電解質(zhì)的制備及界面行為研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）

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