中外科研人員合作揭開(kāi)固態(tài)電池短路成因

2025/5/22 8:53:26    來(lái)源：新華社CNML文字

　　新華社沈陽(yáng)5月21日電（記者王瑩）經(jīng)過(guò)中外科學(xué)家的共同努力，固態(tài)電池相關(guān)研究取得新突破。近日，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國家研究中心研究員王春陽(yáng)聯(lián)合國際團隊，利用原位透射電鏡技術(shù)在納米尺度首次揭開(kāi)了固態(tài)電池突發(fā)短路成因，并提出相應對策，研究成果5月20日發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會(huì )雜志》上。

　　當前，手機、電動(dòng)汽車(chē)都依賴(lài)鋰電池供電，但液態(tài)鋰電池存在一定安全隱患。研究人員正在研發(fā)更安全的“全固態(tài)電池”，用固態(tài)電解質(zhì)取代液態(tài)電解液，同時(shí)還能搭配能量密度更高的鋰金屬負極。然而這種革命性電池面臨一個(gè)致命難題：固態(tài)電解質(zhì)會(huì )突然短路失效。

　　科研人員用原位透射電鏡觀(guān)察發(fā)現，固態(tài)電解質(zhì)內部缺陷（如晶界、孔洞等）誘導的鋰金屬析出和互連形成的電子通路直接導致了固態(tài)電池的短路，這一過(guò)程分為兩個(gè)階段：軟短路和硬短路。軟短路源于納米尺度上鋰金屬的析出與瞬時(shí)互連，這時(shí)的鋰金屬就像樹(shù)根一樣沿著(zhù)晶界、孔洞等缺陷生長(cháng)，形成瞬間導電通路，即軟短路。伴隨著(zhù)軟短路的高頻發(fā)生和短路電流增加，固態(tài)電解質(zhì)最終徹底喪失絕緣能力，引發(fā)不可逆的硬短路。

　　基于這些發(fā)現，研究團隊利用具有機械柔性且電子絕緣的三維聚合物網(wǎng)絡(luò )，發(fā)展了“剛柔并濟”的無(wú)機－有機復合固態(tài)電解質(zhì)，有效抑制了固態(tài)電解質(zhì)內部的鋰金屬析出、互連及其誘發(fā)的短路失效。

　　該研究通過(guò)闡明固態(tài)電解質(zhì)的軟短路－硬短路轉變機制及其與析鋰動(dòng)力學(xué)的內在關(guān)聯(lián)，為固態(tài)電解質(zhì)的納米尺度失效機理提供了全新認知，為新型固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)提供了新的理論依據。

相關(guān)信息： 中國與東盟十國全面完成中國—東盟自貿區3.0版談判 國開(kāi)行已向技術(shù)改造和設備更新領(lǐng)域發(fā)放超500億元專(zhuān)項貸款 一箭六星！力箭一號遙七運載火箭發(fā)射成功 神舟二十號航天員乘組將于近日擇機實(shí)施第一次出艙活動(dòng) 網(wǎng)絡(luò )平臺“開(kāi)盲盒式”扣費，“錢(qián)小”事大 “生生不息”故宮文創(chuàng )展亮相聯(lián)合國 中尼智庫探討發(fā)展戰略合作伙伴關(guān)系前景 世界衛生大會(huì )審議通過(guò)《大流行協(xié)定》 第17屆蘭卡威國際海事和航空展開(kāi)幕

	焦作網(wǎng)免責聲明：
① 本網(wǎng)所有稿件，未經(jīng)許可不得轉載。 ② 轉載稿件不代表本網(wǎng)觀(guān)點(diǎn)，如有異議請聯(lián)系我們即可處理。 ③ 刊發(fā)、轉載的稿件，作者可聯(lián)系本網(wǎng)申領(lǐng)稿酬。