图（a）是Li5La3Nb2O12晶体层和图像的横截面SEM图像，（b）显示了Li，La，Nb和O骨架原子在1300K的温度下的计算模拟轨迹。图片来源：信州大学材料化学系能源与环境科学中心Nobuyuki Zettsu博士

　　研究人员最近开发了一种提高锂离子电池效率的新方法。即科学家们通过立方晶体层的生长在电池的电极之间制备了一层薄而致密的连接层。
　　日本信州大学材料化学系能源与环境科学中心的Nobuyuki Zettsu教授和该中心主任Katsuya Teshima教授主持了这项研究。并于今年1月在线发表了他们的研究成果。
　　作为论文的第一作者Nobuyuki Zettsu表示：“由于液体电解质具有一些固有特性，例如低锂离子运输数量，在固/液界面处的复杂反应以及热不稳定性，因此它们在当前任何电化学装置中都不可能同时获得高能量和高功率。”
　　锂离子电池可充电，而且可以为手机、笔记本电脑、电动工具等设备供电，甚至为电网储存电力。它们对温度通量特别敏感，过高温度会引起更大危险。为了解决液体电解质所存在的问题，科学家们正在努力开发一种更好的不含液体的全固态电池。
　　Zettsu说：“尽管全固态电池具有预期的优势，但必须改善它们的功率特性和能量密度，才能应用在长距离电动车等技术中。全固态电池的低速率能力和低能量密度部分是因为缺乏体固体—固体非均质界面形成技术，该技术表现出与液体电解质体系相当的高导电率。”
　　Zettsu和他的团队在熔融LiOH（作为在电极生长时将电极粘合成固体状态的基材上的溶剂（助焊剂））的过程中生成石榴石型氧化物固体电解质晶体，这是一种立方体生长的特定晶体化合物，研究人员能够控制该晶体层内的厚度和连接面积，还可用它来充当陶瓷分离器。
　　Zettsu写道：“我们从电子显微镜中可以观察到，该晶体表面密布着清晰的多面体晶体。每个晶体都与相邻的晶体连接。”
　　Zettsu还表示，当将电解质层堆叠在电极层上时，新生长的晶体层可能是理想的陶瓷隔板。
　　Zettsu写道：“我们相信，我们的方法对界面处的副反应具有稳定性，这种方法可能生产出薄且界面密集的理想陶瓷分离器。”他指出在这个特定的实验中使用的陶瓷太厚，不能用于固体电池，但是他表示：“只要电极层可以制薄至100微米，堆叠层将作为固体电池工作。”
　　一百微米大约是人头发的宽度，略小于现代锂离子电池中标准电极层厚度的两倍。
　　Zettsu称：“全固态电池是能源储存设备中最有前景的选择。”他还指出研究人员和私人公司之间已经开展了几项合作，其最终目标是在2020年东京奥运会上展示全固态电池样品。
　　Zettsu和其他研究人员计划到2022年为电动汽车和可穿戴设备制造原型电池。
　　该项目还包括东北大学材料研究所，名古屋工业大学材料科学前沿研究所和国立材料科学研究所的研究人员。

文章来自ScienceDaily , 原文题目为：Charging ahead to higher energy batteries。

来源：材料科技在线