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研究发现:全固态锂电池经过150°C加热后,电阻不升反降

2022-01-12 15:14:25 责任编辑:未填 易科物联

标题:研究发现:全固态锂电池经过150°C加热后,电阻不升反降

导读:日本东京工业大学的Taro Hitosugi教授和东京工业大学的博士生Shigeru Kobayashi领导的一个研究小组发现,通过对电池进行退火处理,可以大幅降低全固态锂电池的正极和固态电解质之间的界面电阻。

尽管在能量密度和充放电循环性方面很有希望,但全固态锂电池的性能却被固体电解质和正极之间的显著电阻所破坏。虽然电阻的来源还没有完全确定,但众所周知,当电极表面暴露在空气中时,电阻会增加十倍以上。

虽然人们已经做了一些尝试来降低电阻,但没有人能够将其降低到10Ω cm2——该值为不暴露在空气中时的电阻值。目前,由日本东京工业大学的Taro Hitosugi教授和东京工业大学的博士生Shigeru Kobayashi领导的一个研究小组最终解决了这个问题,并证明通过对电池进行退火处理可以实现电阻的大幅降低。

首先,该团队准备了由锂负极、钴酸锂正极和3PO4固体电解质组成的薄膜电池。在完成电池制造之前,该团队将钴酸锂表面暴露在空气、氮气、氧气、二氧化碳、氢气和水蒸汽中30分钟。

研究人员发现,与未暴露的电池相比,暴露在大部分气体中的电池并没有降低电池的性能。只有水蒸气使电池电阻值急剧增加,比未暴露的电阻值高10倍以上。

研究小组随后进行了退火处理,在这个过程中,样品电池在150°C下进行了一个小时的热处理。令人惊讶的是,该过程将电阻降至10.3Ω cm2,与未暴露的电池电阻相当。通过进行数值模拟和测量,该团队随后发现,这种降低可归因于退火过程中质子从二氧化锂结构中的自发移除。

科学家表示:“我们的研究表明,钴酸锂结构中的质子在电阻降低过程中发挥着重要作用。我们希望这些微观过程的阐明将有助于拓宽全固态电池的应用潜力。”

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