下一代固態鋰金屬電池有望大放異彩？“離子液體”助力掃清關鍵障礙

財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，據報道，東京都立大學（Tokyo Metropolitan University）的研究人員為固態鋰金屬電池開發了一種新的準固態陰極，它可以顯著降低陰極和固體電解質之間的界面電阻。

據了解，通過加入離子液體，他們改良的陰極可以與電解質保持良好的接觸。新開發的原型電池也顯示出良好的容量保持，盡管找到最佳的離子液體仍然具有挑戰性，但這一想法有望為實際應用的固體鋰電池開發提供新的方向。

鋰離子電池已經無處不在，在智能手機、筆記本電腦和電動汽車中都有一席之地。但在尋找更高能量密度的更好解決方案時，科學家們已經轉向固態鋰金屬電池。鋰金屬電池可能比鋰離子電池具有更高的能量密度。它們被視為電池的未來，為大規模的車輛和電網提供動力。

然而，技術問題阻礙了固態鋰金屬電池進入高要求的應用領域。其中一個主要的問題是電極和固體電解質之間界面的設計。鋰離子電池中的電解質通常是液體和高度易燃，構成安全隱患。這就是為什么科學家們一直在嘗試使用固態電解質來代替。

然而，電極與固體電解質之間很難實現良好的接觸。任何一方的表面如果產生粗糙的情況都會導致高界面電阻，這困擾著電池的性能。盡管在固體電解質的設計方面已經有了一些進展，但陰極的設計仍然是一個開放的問題。

據悉，由東京都立大學的Kiyoshi Kanamura教授領導的一個團隊一直在開發新的方法，以改善固態鋰金屬電池中陰極與固態電解質之間的接觸。現在，他們已經成功地制造出一種含有室溫離子液體的準固態氧化鈷鋰（LiCoO2）陰極。

據了解，離子液體由正離子和負離子組成，它們還可以傳輸離子。重要的是，它們可以填補陰極/固體電解質界面的微小空隙。隨著空隙的填充，界面阻力明顯下降。

此外，該團隊的方法也帶來了其他好處。離子液體不僅具有離子導電性，而且幾乎不揮發且通常不易燃。它們對形成陰極的阻礙也很小，使制造過程幾乎不受影響。研究成果已于近期發表在了科學期刊IScience上。

該團隊展示了用他們的準固態陰極和固態“石榴石”電解質（指其結構）制成的原型電池，該電池顯示出良好的可充電性，在60℃的高溫下進行100次充/放電循環后，容量保持率達到80%。進一步的研究還發現，最佳的離子液體含量為11wt%。

不過，問題仍然存在，比如找到一種更好的不容易降解的離子液體。然而，該團隊的新范式為固態鋰金屬電池的研究提供了令人興奮的新方向，有可能將其帶出實驗室，帶入我們的生活。

本文轉自:科創板日報