中国科学家成功宣布了固态电池的短路机制

手机和电动车辆依靠锂电池来获得电源，但锂电池具有安全风险。研究人员形成更安全的“全稳态电池”，以用固体电解质代替液体电解质，还可以配备负锂金属电极，能量密度增加。但是，这种革命性的电池面临致命的问题 - 固体电解质在短路中突然失败。 研究员Wang Chunyang是Shenyang材料科学国家研究中心，中国科学院金属学院和国际团队最近取得了重要的成功。他使用电子显微镜的电子显微镜技术来揭示纳米级中非有机固体电解质的短至短路电路的软机制，以及其背后的动态锂离子。该研究的结果于5月20日发表在《美国化学学会杂志》上。 观察者原位电子显微镜的离子表明，由固体电解质内部缺陷诱导的雨金属和相干电子路径（例如晶界，孔等）直接导致固态电池的短路。此过程分为两个阶段：软短路和硬短路。 柔软的短路源自纳米级锂金属的降雨和立即连贯性。目前，锂金属随着晶界，孔和其他缺陷（例如树根）的生长，形成了直接的路径。随后，固体电解质的较高频率柔软的短路和增加的短路电流，就像是“训练有素的”智能开关，逐渐形成了导电通道的记忆，并最终失去了其绝缘能力，从而导致不可逆的硬导电。 在此过程中，在固态电池内的小裂缝中，纳米级锂金属“腐蚀”了材料结构S渗透金属的汞导致酥脆裂缝的传播，导致电池从永久短路（硬短路）中的临时泄漏（软短路）中掉落。对各种无机固体电解质的系统研究表明，这种失败机制对于纳赛子和石榴石非有机固体电解质是常见的。 基于这些发现，研究团队使用了三维电子绝缘和机械弹性聚合物网络来产生无机/有机复合固体电解质，从而有效地防止了降雨，互连和诱导的短路失效电化学稳定性。 通过去除转移固体电解质短路及其与锂离子动力学的内在相关性的软机制，这项研究提供了对固体电解质的纳米级破坏机制的新理解，并为开发新的固体电解液提供了理论基础。 （CCTV记者Shuai Junquan和Ren Meimei）