佐治亞理工學院的科學家們的一個發(fā)現有望幫助這些研究朝著正確的方向發(fā)展。這個團隊構造了一種固態(tài)電池，在兩層鋰之間夾住一層固體陶瓷層作為電解質，然后他們使用X射線計算機斷層掃描——一種類似于醫(yī)學中使用的CT掃描的技術——來觀察電池在充電和放電期間的行為和退化。

喬治·W·伍德拉夫機械工程學院和材料科學與工程學院副教授Matthew McDowell說：“弄清楚如何使這些固體片層長時間貼在一起并表現良好，是一項挑戰(zhàn)。我們正在研究如何設計這些固體片層之間的分界面，以使它們盡可能長久使用。”

出現的裂縫

這項結果發(fā)表在期刊《美國化學學會能源快報》的“固態(tài)電池電解液的化學機械降解的直觀展示”一文中，說明了電解質層如何在幾天內開始形成裂縫，從而增加對離子流的抗阻。

McDowell表示，以前人們認為電池劣化的原因是鋰金屬和電解質之間界面的化學反應，而不是電池中出現裂縫。

“通過這種成像技術，我們知道在這種特殊材料中，問題并非出在化學反應本身——這不會影響電池的性能，”他補充說，“電池開裂并破壞了電池的表現，才是問題癥結所在。”

研究人員表示，他們的發(fā)現可能也適用于替代的固態(tài)電池化學，并可能有助于進一步研究，為這種有前景的技術創(chuàng)造耐用概念。

“在普通的鋰離子電池中，我們使用的材料限定了我們可以存儲的能量，”McDowell說，“純鋰可以存儲最多電能，但它不適用于液體電解質。但假如你可以使用固體鋰和固體電解質，這將是能量密度領域的圣杯。”