我學(xué)者攻克固態(tài)鋰電池電極-電解質(zhì)瓶頸

記者29日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校馬騁教授課題組和清華大學(xué)南策文院士團隊合作，制備了倍率性能可與傳統(tǒng)漿料涂覆正極相比的復(fù)合正極，為克服固態(tài)電池中電極-電解質(zhì)接觸差這一瓶頸提供了新思路。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際材料學(xué)期刊《物質(zhì)》上。

研究人員在使用電鏡研究鈣鈦礦結(jié)構(gòu)固態(tài)電解質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)富鋰層狀氧化物這一高性能電極材料的結(jié)構(gòu)可以與鈣鈦礦結(jié)構(gòu)間形成外延生長的界面，從而在原子尺度形成緊密、充分的固-固接觸。進一步對兩者間外延界面進行深入分析，發(fā)現(xiàn)界面處每15個原子面就會形成一個錯配位錯，釋放積累的應(yīng)變。這一機制導(dǎo)致了此外延界面的形成并不要求電極和電解質(zhì)具備相近的晶格尺寸，而是可以廣泛發(fā)生于多種層狀結(jié)構(gòu)材料與鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料體系之間。

科研人員將這一結(jié)論用于實際的材料制備中，制備出了原子級界面結(jié)合的電極-電解質(zhì)復(fù)合正極材料，并對其進行了性能表征。結(jié)果顯示此方法制備的固-固復(fù)合電極中活性物質(zhì)與電解質(zhì)之間結(jié)合充分程度接近固-液接觸，并且其倍率性能也不亞于傳統(tǒng)漿料涂覆技術(shù)制備的固-液復(fù)合物電極。

該方法的提出為克服固態(tài)電池中電極-電解質(zhì)接觸差這一瓶頸提供了新思路。