新研究表明现在可以实现最高能量密度的全固态电池

来自东北大学和高能加速器研究组织的科学家开发出一种新的复合氢化物锂超离子导体，可以生产出迄今为止能量密度最高的全固态电池。研究人员表示，通过设计氢簇(复合阴离子)结构实现的新材料对锂金属具有显着的高稳定性，这将使其成为全固态电池的最终阳极材料。

包含锂金属阳极的全固态电池具有解决传统锂离子电池的能量密度问题的潜力。但到目前为止，它们在实际电池中的应用受到高锂离子转移电阻的限制，主要是由于固体电解质对锂金属的不稳定性。因此，这种新型固体电解质具有高离子导电性和对锂金属的高稳定性，因此对于使用锂金属阳极的全固态电池来说是一个真正的突破。

“我们预计这一发展不仅会激发未来寻找基于复合氢化物的锂离子导体的努力，而且还将开辟固体电解质材料领域的新趋势，这可能导致高能量密度电化学装置的发展，“东北大学Shin-ichi Orimo研究小组的Sangryun Kim说。

背景：

全固态电池是解决当前锂离子电池固有缺点的有希望的候选者，例如电解质泄漏，可燃性和有限的能量密度。人们普遍认为锂金属是全固态电池的最佳阳极材料，因为它具有最高的理论容量(3860 mAh g -1)和已知阳极材料中最低的电位(-3.04 V vs.标准氢电极) 。

锂离子传导固体电解质是全固态电池的关键组分，因为固体电解质的离子电导率和稳定性决定了电池性能。问题是大多数现有的固体电解质具有化学/电化学不稳定性和/或与锂金属的不良物理接触，不可避免地在界面处引起不希望的副反应。这些副反应导致界面电阻增加，在重复循环期间极大地降低电池性能。

正如先前的研究所揭示的，其提出了诸如合金化锂金属和界面改性的策略，这种降解过程非常难以解决，因为其起源是锂金属阳极与电解质的高热力学反应性。使用锂金属阳极的主要挑战是固体电解质的高稳定性和高锂离子传导性。

“复合氢化物在解决与锂金属阳极相关的问题时受到了很多关注，因为它们对锂金属阳极具有出色的化学和电化学稳定性，”Kim说。“但由于它们的低离子电导率，在实际电池中从未尝试过使用复合氢化物和锂金属阳极。因此我们非常有动力去研究在室温下显示锂离子导电性的复合氢化物是否能够使用锂金属阳极。它起作用了。“

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