佐治亞理工學(xué)院的科學(xué)家們的一個發(fā)現(xiàn)有望幫助這些研究朝著正確的方向發(fā)展。這個團隊構(gòu)造了一種固態(tài)電池，在兩層鋰之間夾住一層固體陶瓷層作為電解質(zhì)，然后他們使用X射線計算機斷層掃描——一種類似于醫(yī)學(xué)中使用的CT掃描的技術(shù)——來觀察電池在充電和放電期間的行為和退化。
喬治·W·伍德拉夫機械工程學(xué)院和材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授Matthew McDowell說：“弄清楚如何使這些固體片層長時間貼在一起并表現(xiàn)良好，是一項挑戰(zhàn)。我們正在研究如何設(shè)計這些固體片層之間的分界面，以使它們盡可能長久使用。”
出現(xiàn)的裂縫
這項結(jié)果發(fā)表在期刊《美國化學(xué)學(xué)會能源快報》的“固態(tài)電池電解液的化學(xué)機械降解的直觀展示”一文中，說明了電解質(zhì)層如何在幾天內(nèi)開始形成裂縫，從而增加對離子流的抗阻。
McDowell表示，以前人們認為電池劣化的原因是鋰金屬和電解質(zhì)之間界面的化學(xué)反應(yīng)，而不是電池中出現(xiàn)裂縫。
“通過這種成像技術(shù)，我們知道在這種特殊材料中，問題并非出在化學(xué)反應(yīng)本身——這不會影響電池的性能，”他補充說，“電池開裂并破壞了電池的表現(xiàn)，才是問題癥結(jié)所在。”
研究人員表示，他們的發(fā)現(xiàn)可能也適用于替代的固態(tài)電池化學(xué)，并可能有助于進一步研究，為這種有前景的技術(shù)創(chuàng)造耐用概念。
“在普通的鋰離子電池中，我們使用的材料限定了我們可以存儲的能量，”McDowell說，“純鋰可以存儲最多電能，但它不適用于液體電解質(zhì)。但假如你可以使用固體鋰和固體電解質(zhì)，這將是能量密度領(lǐng)域的圣杯。”
