具有低电阻的新型全固态电池的研发

近日，日本东京工业大学的研究团队通过在电极和固态电解质之间的界面上，开发出一种低电阻电池，从而解决了全固态电池的一个主要缺陷。该新电池显示出优异的电化学性能，大大超过了传统锂（Li）离子电池，证明了全固态电池技术的前景以及改变便携式电子产品的潜力。该研究成果目前已发表在ACSAppliedMaterials&Interfaces杂志上。

目前，可充电锂离子电池在各种电子设备中已得到广泛的应用。然而，科学家和工程师认为传统的锂离子电池技术已经开发完全，因此需要开发新型电池。

全固态电池使用固体而非液体的电解质，是一种新型锂离子电池，已被证明是具有更高能量密度且更安全稳定的储能器件。但是，该类电池的使用目前受到限制是：电极/固态电解质界面处的电阻太高，严重阻碍了快速充放电。

由TaroHitosugi领导的日本东京工业大学和日本东北大学的研究团队利用Li（Ni0.5Mn1.5）O4（LNMO）作为电极材料，开发出具有极低界面电阻的全固态电池。通过在超高真空条件下制备，能够确保电解质/电极界面没有杂质。

采用X射线衍射和拉曼光谱分析电池的薄膜的晶体结构，发现Li离子从Li3PO4固体电解质层到LNMO层发生自发迁移，在Li3PO4/LNMO界面处将一半的LNMO转化为L2NMO。然后在充电过程中，发生反向可逆迁移再生成LNMO。

通过电化学阻抗谱表征该界面的电阻为7.6Ωcm-2，比之前报道的基于LMNO的全固态电池小两个数量级，甚至小于基于液体电解质的锂离子电池的电阻。该全固态电池能够快速充放电，此外，电池的循环特性良好，在100次充电/放电循环后未发生性能下降。

Li（Ni0.5Mn1.5）O4是一种很有潜力的材料，可以提供更高的电压，从而提高锂离子电池的能量密度。研究小组希望该研究成果能够促进高性能全固态电池的发展，从而彻底革新便携式电子设备和电动汽车。