中國粉體網(wǎng)訊  固態(tài)鋰電池與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，具有能量密度高、循環(huán)壽命長及安全可靠等優(yōu)點，是當今能源存儲領域的研究熱點之一。固態(tài)鋰電池采用的是固體電解質(zhì)，對固體電解質(zhì)來說界面相容性和穩(wěn)定性是研究重點，也是攻克難點之一，可謂是固態(tài)鋰電池的頭號“殺手”。解決固態(tài)鋰電池中的界面問題是取得電池性能根本性突破的關鍵因素。

固體電解質(zhì)內(nèi)部界面

在無機固體電解質(zhì)中包含兩種類型的晶界，一是晶粒內(nèi)部由于晶體生長方向不同所產(chǎn)生的致密晶界（正負極、電解質(zhì)晶粒內(nèi)部產(chǎn)生的位錯、缺陷晶界），這種晶界存在于電極與固體電解質(zhì)材料晶粒內(nèi)部，結(jié)合較為緊密，界面較為平整；第二種是晶粒與晶粒之間燒結(jié)所產(chǎn)生的晶界，受溫度、壓力、氣氛等因素的影響，界面結(jié)構(gòu)尺寸比例較小，邊緣會有部分氣孔和雜質(zhì)相。當晶界兩側(cè)屬于不同物相，擴散現(xiàn)象較為嚴重。晶界處的缺陷和雜質(zhì)會顯著降低離子傳輸速率，導致電解質(zhì)整體離子電導率下降。

負極-固體電解質(zhì)界面

傳統(tǒng)的鋰金屬電池是以金屬鋰作為電池負極材料，但由于會產(chǎn)生SEI膜和鋰枝晶，使得電池的安全性非常差。在固態(tài)鋰電池中，材料固體電解質(zhì)作為鋰離子傳輸介質(zhì)，可以有效抑制鋰枝晶的生長，大大提高電池的安全性。但金屬鋰還原性強，極易使固體電解質(zhì)中某些高價金屬陽離子得電子而被還原，生成高界面電阻相，降低化學穩(wěn)定性。另外，固體電解質(zhì)與鋰金屬形成的界面浸潤性差，固固接觸會顯著提高界面抗阻。

正極-固體電解質(zhì)界面

在固態(tài)鋰電池中正極與電解質(zhì)之間的界面由固態(tài)界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣坦探缑�，所以此界面也具有更高的接觸電阻。不僅如此，某些正極材料在循環(huán)過程中容易發(fā)生過渡金屬元素的析出，降低電池的循環(huán)穩(wěn)定性，同時，電極在充放電過程中由于體積變化而導致的界面應力會增加電極的局部畸變，使電荷轉(zhuǎn)移電阻增加。

以上問題最大的“元兇”當屬界面，那么如何降低界面對固態(tài)鋰電池的影響呢？對界面性能的研究又有哪些？歡迎參加由中國粉體網(wǎng)舉辦的“2019高比能固態(tài)電池關鍵材料技術(shù)研討會暨第三屆能源顆粒材料制備及應用技術(shù)高峰論壇”，屆時我們將邀請來自燕山大學的張隆教授作《無機固體電解質(zhì)及其界面性能研究》報告，帶來更多關于固態(tài)電解質(zhì)界面性能的精彩內(nèi)容，期待您的到來。

參考來源：

畢志杰.固態(tài)鋰電池界面問題的研究進展

白立雄.石榴石型Li₇La₃Zr₂O₁₂固體電解質(zhì)的制備及界面行為研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）

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