高能量密度全固態電池的研究獲突破

以鋰金屬為負極的全固態電池有發展潛力，可以解決傳統鋰離子電池能量密度不足的問題。到目前為止，由于鋰離子遷移阻抗大，實際固態電池的應用一直受到限制，這主要是由于與鋰金屬接觸的固體電解質不穩定所致。

來自日本東北大學和高能加速器研究機構的科學家們開發了一種新的復合氫化鋰超離子導體，這種導體可以制造出迄今為止能量密度最高的全固態電池。研究人員表示，通過對氫團簇(復合陰離子)結構進行設計得到了這種新材料，在與鋰金屬接觸時顯示有很高的穩定性，鋰有可能成為全固態電池的負極材料。這種與鋰金屬接觸的新型固體電解質表現出高的離子傳導性和高的穩定性，因此對于使用鋰金屬負極的全固態電池來說，這是一個真正的突破。

日本東北大學信一研究所的Sangryun Kim表示：預計這一發展不僅將激發今后尋找基于復合氫化物的鋰超離子導體的努力，而且還將在固態電解質材料領域開辟一種新方向，由此可能引導人們開發出高能量密度的電化學設備。

大多數現有的固體電解質化學性質或電化學性質不穩定，并且(或)與鋰金屬的接觸不良，不可避免地在界面上引起不必要的副反應。這些副反應增加了界面電阻，大大降低了電池在重復使用過程中的性能。過去采用鋰合金和界面改性等策略的研究表明，由于鋰金屬負極本身與電解液間的熱力學反應活性高，電池性能逐漸退化的過程很難解決。以鋰金屬為負極的主要挑戰是固體電解質的高穩定性和高鋰離子傳導性。

Sangryun Kim還表示：由于與鋰金屬負極接觸的電解質具有優異的化學和電化學穩定性，在解決與鋰金屬陽極相關問題方面，復合氫化物受到了很多關注。但由于較低的離子傳導性，所以在實際電池中從未嘗試使用復合氫化物作為電解質、鋰金屬作為負極。因此，我們非常樂觀地預測，如果開發出在室溫下制備鋰的超離子導體復合氫化物的技術，就有可能以鋰作為負極。