較高的界面電阻是全固態(tài)鋰電池商業(yè)化的主要挑戰(zhàn)

全固態(tài)鋰電池高度商業(yè)化還有多遠(yuǎn)？近日，上?？萍即髮W(xué)助理教授劉巍與斯坦福大學(xué)教授崔屹等人發(fā)表于Cell Press旗下期刊《化學(xué)》上的文章對近年來全固態(tài)鋰金屬電池的發(fā)展進(jìn)行梳理，總結(jié)出幾種提高固體電解質(zhì)電導(dǎo)率和減小界面高阻抗的最新途徑，討論了固體電解質(zhì)用于嵌入式化合物、硫和氧氣等正極材料的研究，以及全固態(tài)鋰金屬電池的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和未來發(fā)展。

鋰離子電池作為一種應(yīng)用廣泛的儲能設(shè)備，具有高能量密度、良好循環(huán)穩(wěn)定性及質(zhì)量輕等特點。但目前仍不能滿足電動汽車、智能電網(wǎng)等高能量密度需求。若采用固體電解質(zhì)和金屬鋰負(fù)極的全固態(tài)鋰金屬電池，則有望解決能量密度、安全性等問題。

然而，固體電解質(zhì)本身導(dǎo)電率較低，并且電化學(xué)不穩(wěn)定性以及和電極的不兼容性導(dǎo)致電解質(zhì)與電極界面阻抗較大，制約了其商業(yè)化進(jìn)程。目前，較高的界面電阻是制約全固態(tài)鋰電池商業(yè)化的主要原因，減小界面電阻的方式包括添加緩沖層以及人工鈍化層、在電極中混入固體電解質(zhì)材料等。全固態(tài)鋰電池的商用仍待研究，但未來可期。劉巍對《中國科學(xué)報》表示。

文章還討論了最新的使用嵌入式化合物、硫和氧氣等正極的全固態(tài)鋰金屬電池。采用固體電解質(zhì)替代電解液能夠解決多硫化物溶解、鋰空電池開放性等問題，能大幅提高能量密度，有望用于下一代高能能量存儲器件。