“我科学家首次实现硫化物基固态电池界面锂传输的原位可视化和内电场调控”

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科技日报记者王健高通讯员刘佳王龙

10月27日，中科院青岛生会能源与过程研究所报道，该所的崔光磊研究员、马君副研究员和天津理工大学的李超博士、罗俊教授、中科院物理研究所的谷林研究员合作，首次实现了硫化物系固体电池界面锂传输的原位可视化和内部电场控制。

使用硫化物固体电解质的固体电池具有高安全性、高能量密度、长循环寿命等特点，预计比现有电池轻、耐用、安全、便宜。 这被认为是新一代动力电池的快速发展方向之一，因为丰田、三星、固态电源、宁德时代等领域的巨头也积极部署了这一前瞻技术。 但是，硫化物固体电解质的界面电荷传输困难和界面稳定性差等瓶颈问题严重制约了电池的安全性、能量密度、循环寿命和快速充电性能，固体电池产业化仍面临着各种障碍。 因此，迫切需要发展界面高速传输和界面稳定等固体电池关键技术，突破上述瓶颈，推动硫化物固体电池的早日上市。

崔光磊领导的固体能源系统中心聚焦于动力电池快速发展的关键，立足前沿，另辟蹊径，迅速发展了许多硫化物固体电池界面高速传输与稳定的关键技术，取得了一系列重要成果，为处理固体电池产业化快速发展的课题奠定了研究基础 年，通过仿生模拟设计了聚合物导电纤维增强技术，提高了硫化物电解质的破坏强度(授权专利: zl11198632.3 )。 。 年，基于刚柔并济的设计理念，利用聚碳酸酯-li10snp2s12超分子化学作用，迅速发展了原位聚合一体化固体电池技术，获得了比容量和循环性能优异的life0.2mn0.8po4基室温固体锂电池( ACS appl.mater 2019年，在深刻认识有机-无机复合电解质锂输运机制和构效关系的基础上，设计了具有三维连续导电相的聚合物硫化物复合电解质，提出了离子和电子输运途径的原子尺度原位生成技术，并迅速发展，电子、离子的快速输运(室温离子电导率为10-3 s cm-1， 201911342394.8 )。 最近，崔光磊、马君与李超、罗俊、谷林等研究者合作，利用原位扫描电镜差分对比图像技术首次实现了钴酸锂/硫化物电解质界面锂离子传输的可视化研究，同时具有非连续分布的钛酸钡 为设计纳米单晶粒子的界面结构，使用新的内置电场和化学势耦合技术改善界面锂离子传输的可能性，改善界面锂离子传输，提高电池的快速充电性能提供了新的技术方案，专利: 11101181.9，自然通信期刊( nature commome， 基于上述研究进展，从超分子化学和界面结构效应关系的角度加深了对硫化物固体电池关键科学问题的理解，同时为合理设计高能密度固体锂金属电池、处理其技术瓶颈提供了建设性的方案( adv.mater.2019、31、199 ) matter，2，2805-815 )。

附图说明图1 ( a )是原位扫描型透射电子显微镜差分对比度成像技术的原理示意图； ( b )内置钴酸锂/硫化物固体电解质界面锂传输行为的原位扫描透射电镜差分对比图像结果( c )电场和化学势耦合技术改善界面锂传输机制的示意图。