美國喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)的科學家利用x射線成像技術觀察了固態(tài)鋰電池中形成的裂紋。他們說，這一發(fā)現(xiàn)改變了人們對固態(tài)電池性能的理解，并可能形成更耐用的系統(tǒng)。

固態(tài)電池有著為當今鋰離子技術提供更安全、更小的替代品的潛力，全世界的研究小組正在努力幫助該技術實現(xiàn)商業(yè)化應用。

佐治亞理工學院的科學家們有一項發(fā)現(xiàn)，有助于將這類研究推向正確的方向。該團隊制造了一種固態(tài)電池，在兩層鋰之間用固態(tài)陶瓷層作為電解質，然后他們使用x射線計算機斷層掃描技術——一種類似于醫(yī)學上使用的CT掃描技術來觀察其在充放電過程中的反應和降解。

研究人員說，弄清楚如何讓這些堅固的部件組合在一起并在長時間內表現(xiàn)良好并不容易。我們正在研究如何設計這些固體部件之間的接口，讓它們盡可能長時間地使用。

液態(tài)鋰離子電池（左） 固態(tài)鋰離子電池（右）

該研究結果發(fā)表在《美國化學學會能源通訊》(ACS Energy Letters)雜志上的《固態(tài)電池電解液的化學力學降解可視化》(Visualizing Chemomechanical Degradation of a Solid-State Battery Electrolyte)論文中，論文闡明了電解質層在幾天內如何開始形成裂紋從而導致對離子流的阻力增加。

研究人員說，此前，人們認為金屬鋰和電解質界面的化學反應是導致電池退化的原因，而不是電池內部的裂紋。但他們通過成像了解到，在這種特殊的材料中，不是化學反應本身有問題，它們不會影響電池的性能，而是細胞的斷裂破壞了細胞的性能。

研究人員表示，他們的發(fā)現(xiàn)可能也適用于替代固態(tài)電池的化學成分。在普通鋰離子電池中，我們使用的材料決定了我們可以儲存多少能量。純鋰的容量最大，但它與液體電解質的配合并不好。如果能使用固態(tài)鋰和固態(tài)電解質，那將是能量密度的終極。