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    全固态电池空间电荷层微观机理揭示

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      记者28日从中国科学技术大学获悉,该校马骋教授团队通过球差校正电镜的原子尺度观测,研究了空间电荷层对全固态锂电池中离子传输的影响,并发现这一现象的微观机理和过往几十年的认知截然不同。研究成果发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。

      相比于目前的商业化锂离子电池,全固态锂电池具有更好的安全性和更大的能量密度提升空间。在这种电池中,空间电荷层可以产生于各种固—固界面附近。之前研究者普遍认为,空间电荷层对离子迁移的影响只由锂离子的浓度决定:锂离子浓度高则有利于离子迁移,锂离子浓度低则不利于离子迁移。为了透彻理解空间电荷层对离子传输的实际影响,需要对材料进行原子尺度的直接观测。

      研究人员以经典固态电解质的晶界作为研究对象。在此前的认知中,该材料之所以具有过大的晶界电阻,是因为空间电荷层在晶界附近形成了锂离子浓度极低的区域,从而限制了离子迁移效率。而马骋团队通过球差校正电镜观测发现,晶界附近的锂离子浓度反而高于材料中的平均水平,并精准确定了这些多余锂离子在晶格中的位置。结合理论计算和电化学测试,他们发现这种晶体结构能实现相当高效的离子传输,和文献中被普遍接受的假想截然相反。这一发现修正了关于空间电荷层的认知,也为全固态电池的界面优化提供了指导法则。

    全固态电池空间电荷层微观机理揭示

      (中国科大供图)

      科技日报记者 吴长锋

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