我国科学家在全固态锂电池研究方面取得突破

想象一下，如果你的智能手机电池不仅更安全、更小，而且一次充电后续航时间更长，那将是多么神奇！近日，中国科学院青岛生物能源与过程技术研究所的研究团队在全固态锂电池领域取得新突破。这一进展有可能让小型化、长效化的电子设备梦想成为现实。相关成果于7月31日发表在国际学术期刊《自然能源》上。

锂离子电池为智能手机、笔记本电脑和其他电子设备供电，通常使用液体电解质来储存和释放能量。现在，科学家正在探索一种新型电池——全固态锂电池。与传统电池不同，这些电池使用固体电解质而不是液体电解质，使其更安全，不易发生泄漏或起火。

全固态锂电池虽然听起来很理想，但在开发过程中仍面临诸多挑战。主要问题在于难以实现电池正极内不同材料之间的完美化学和物理兼容性，从而导致各种界面问题，影响能量密度和寿命。为了解决这个问题，研究团队开发了一种新材料——均质正极材料（锂钛锗磷硫硒，LTGPSSe）。

这种新材料比传统材料有几个优点：

1. 高导电性：新材料具有较高的离子和电子电导率，比传统正极材料（层状氧化物正极材料）高出1000多倍，这意味着即使不依赖导电添加剂，正极也能高效完成充放电过程，大幅提升电池整体性能。

2. 高放电容量：新材料的放电容量达到250mAh/g，超越了目前使用的高镍正极材料。这使电池在相同重量或体积下可以储存更多能量，延长充电间隔时间，并实现更紧凑的设备设计。

3. 体积变化小：新材料在充放电过程中体积变化仅为1.2%，远低于传统材料（层状氧化物正极材料）50%的体积变化，有利于维持结构稳定性，从而延长电池使用寿命。

4、能量密度高：采用该新材料的全固态锂电池能量密度达到390Wh/kg，比目前报道的长循环全固态锂电池能量密度提高1.3倍。

5.寿命长：采用该材料制成的全固态锂电池可实现10000次以上循环，循环寿命长，即使经过5000次充电循环，电池仍能保持初始容量的80%，为更长时间提供充足的电力。

该研究为研制高能量密度、长寿命的储能装置提供了重要的技术支撑，为电动汽车、储能电网、深海深空装备等提供了安全、持久的动力来源，对发展新型储能系统也具有重要意义。