科学家通过加热来降低全固态电池的电阻。
随着东京工业大学、日本产业技术研究院和山形大学的研究人员推出一种恢复其低电阻的策略，全固态电池距离成为下一代电子产品的动力源又近了一步。 他们还探索了潜在的还原机制，为更基本地了解全固态锂电池的工作原理铺平了道路。
由于传统锂离子电池已无法满足电动汽车等先进技术对高能量密度、快充、长循环的要求，全固态锂电池已成为材料科学与工程领域的新热潮。生活。 全固态电池使用固体电解质代替传统电池中的液体电解质，不仅符合这些标准，而且相对更安全、更方便，因为它们可以在短时间内充电。
然而，固体电解质也有其自身的挑战。 事实证明，正极和固体电解质之间的界面表现出很大的电阻，其起源尚不清楚。 此外，当电极表面暴露在空气中时，电阻会增加，从而降低电池容量和性能。 尽管已经多次尝试降低电阻，但没有成功将其降低至 10 Ω cm2 （欧姆·厘米平方），未暴露于空气时报告的界面电阻值。
现在，在最近发表的一项研究中 ACS应用材料和界面日本东京工业大学（Tokyo Tech）的Taro Hitosugi教授和东京理工大学博士生Shigeru Kobayashi领导的研究小组可能最终解决了这个问题。 通过建立恢复低界面电阻的策略以及揭示这种降低的机制，该团队为高性能全固态电池的制造提供了宝贵的见解。 该研究是东京工业大学、日本产业技术综合研究所 (AIST) 和山形大学联合研究的结果。
首先，该团队制备了包含锂负极、LiCoO 的薄膜电池2 正极和Li3PO4 固体电解质。 在完成电池制造之前，团队暴露了 LiCoO2 表面与空气、氮气 (N2），氧气（O2），二氧化碳（CO2), 氢气 (H2）和水蒸气（H2O) 30 分钟。
令他们惊讶的是，他们发现暴露于 N2，“2，CO2和H2，与非暴露电池相比，不会降低电池性能。 “只有H2O蒸气强烈降解Li3PO4 – 钴酸锂2 Hitosugi 教授说：“它的电阻值比未暴露的接口高出 10 倍以上。”
该团队接下来进行了一个名为“退火”的过程，其中样品以电池形式（即沉积有负极）在 150°C 下热处理一小时。 令人惊讶的是，这将电阻降低至 10.3 Ω cm2，与未暴露的电池相当！
通过进行数值模拟和尖端测量，研究小组发现，这种减少可能是由于 LiCoO 内部质子的自发去除所致。2 退火时的结构。
“我们的研究表明 LiCoO 中的质子2 结构在恢复过程中发挥着重要作用。 我们希望阐明这些界面微观过程将有助于扩大全固态电池的应用潜力。”Hitosugi 教授总结道。
