固态锂金属电池抗裂难题有新解
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固体电解质的晶体结构（示意图），其表面覆盖一层极薄银涂层。图片来源：美国斯坦福大学
科技日报北京1月19日电（记者张佳欣）美国斯坦福大学研究团队在固态锂金属电池关键材料——固态电解质的抗裂问题上取得最新进展。他们在固态电解质表面引入一层经退火处理的超薄银涂层，显著增强了材料抵抗开裂的能力，使其在机械压力和快速充电条件下更加稳定。相关研究成果发表于新一期《自然·材料》杂志，推动固态锂金属电池向实用化迈出重要一步。
与目前广泛使用的锂离子电池不同，固态电池采用固体电解质替代易燃的液体电解质，理论上更安全、能量密度更高、充电速度也更快。但现实中，这类固体材料像陶瓷一样又硬又脆，在制造和使用过程中容易产生肉眼难以察觉的微小裂纹，并在反复充放电或快充时逐渐扩大，最终导致电池失效。
在生产过程中，要完全消除这些微小缺陷几乎不可能，与其追求完美无缺，不如让材料对缺陷不那么敏感。
在此次研究中，团队以锂镧锆氧化物固态电解质为研究对象。为提升稳定性，研究人员在其表面沉积了一层厚度仅约3纳米的银，并对样品进行加热处理。
实验发现，加热后，银会以带正电的形式进入电解质表层，使材料表面变得更加坚韧。在力学测试中，经过银处理的电解质，其表面发生破裂所需的压力几乎是未处理材料的5倍。同时，这层加固表面还能有效阻止锂在裂纹处钻入材料内部，降低在快速充电条件下形成破坏性结构的风险。
这种超薄表面处理方式无需大幅改变电池结构，却能显著改善材料稳定性，为更安全、更耐用的固态锂金属电池提供了一种成本可控、可推广的新思路。
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