超薄解决方案适用于固态电池开发的主要障碍

研究人员正在开发改变游戏规则的固态电池技术，并通过在锂电极和称为石榴石的固体非易燃陶瓷电解质之间插入一层超薄氧化铝，取得了重大进展。在此之前，开发高性能石榴石固态电池几乎没有成功，因为石榴石电解质和电极材料之间的高阻抗(通常称为电阻)限制了能量或电流的流动，降低电池的充电和放电能力。

马里兰大学的团队已经解决了石榴石电解质和电极材料之间的高阻抗问题，其中超薄氧化铝层将阻抗降低了300倍。这实际上消除了电池内电流的阻碍，允许存储的能量的有效充电和放电。

一篇描述该研究的新论文于12月19日在同行评审期刊“自然材料”杂志上发表。

“这是固态电池领域的革命性进步-特别是考虑到近期的电池火灾，从波音787到飞机板到三星智能手机，”材料科学与工程副教授，相应的一位该论文的作者。“我们的石榴石固态电池是一个三重威胁，解决了现有锂离子电池的典型问题：安全性，性能和成本。”

锂离子电池通常含有液体有机电解质，可以着火，如许多消费者电子电池火灾所示，甚至波音787机队临时接地以进行一系列电池火灾。UMD团队使用不易燃的石榴石固态电解质消除了这种火灾风险。

“[马里兰大学研究团队]的工作有效地解决了锂金属-固体电解质界面电阻问题，这是开发强大的固态电池技术的主要障碍，”加州大学洛杉矶分校材料科学学院的BruceDunn说。和工程学教授。能源储存材料的领先专家Dunn没有参与这项研究。

此外，这些石榴石电解质的高稳定性使团队能够使用金属锂阳极，其中含有最大的理论能量密度，被认为是电池的“圣杯”。结合高容量硫阴极，这种全固态电池技术提供了潜在无与伦比的能量密度，远远超过目前市场上的任何锂离子电池。

“这项技术即将改变储能环境。电池的广泛部署对提高能源使用方式和时间的灵活性至关重要，这些固态电池既可以提高安全性，又可以减小尺寸和重量和电池成本，“马里兰大学能源研究中心教授兼主任，该论文的另一位作者EricWachsman说。

“对于那些使用固体电解质来替换锂离子可充电电池的易燃液体电解质的人来说，这个[发现]是非常有意义的，当电池正在充电时，锂阳极可以不用树枝状电镀，”广受好评锂离子电池先驱JohnB.Goodenough，弗吉尼亚州H.Cockrell，德克萨斯大学工程学院百年校长，与该研究无关。

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