科学家发现电池性能下降的真正原因

固态电池是一种可以利用所有固态原件的新型电池设计，因为储能高，而且比液态电池更安全，近年来一直备受关注。然而，要制造出耐用的固态电池并不容易。据外媒报道，美国佐治亚理工学院(George Tech)的研究人员，利用X射线计算机断层扫描(CT)，观察电池内部的材料界面附近是如何产生裂纹的。科学家们利用这些发现，寻找增强储能设备的新方法。这项研究得到美国国家科学基金会赞助。研究人员构建新的固态电池，用固体陶瓷盘作为电解质，紧密地夹在两片固体锂之间。科学家们与佐治亚理工学院的X射线成像专家Christopher Saldana合作，将固态电池置于X射线显微镜下，然后开始充放电，观察物理退化迹象。在几天时间内，陶瓷盘上逐渐形成网状的裂纹。研究人员发现，这些裂纹即是问题所在，它们在循环过程中阻挡了离子的流动。佐治亚理工学院的助理教授Matthew McDowell表示，人们通常认为，锂金属和电解质界面处的化学反应，是电池性能下降的原因。现在通过成像可以知道，在这种特殊材料中，影响电池性能的并不是化学反应本身，而是电池内部的裂纹。研究人员认为，这一发现也适用于其他类型的固态电池，有助于打造更耐用的电池结构。McDowell表示：“在普通锂离子电池中，我们用的材料决定了储存能量的多少。纯锂的储量最大，但它与液体电解质不能很好地结合。但是，如果你选用固态锂和固态电解质，那将是召唤能量密度的圣杯。”目前，佐治亚理工学院的研究人员正在设计一种新电池。新电池完全采用固体材料，与传统电池相比，安全性和能量密度更高。