幾十年來，科學(xué)家們一直在努力實時了解固態(tài)電池內(nèi)部究竟發(fā)生了什么，這使得延長其使用壽命變得困難。據(jù)外媒報道，休斯頓大學(xué)（University of Houston）研究人員與布朗大學(xué)（Brown University）的研究人員合作，利用強大的高分辨率成像技術(shù)——原位掃描電子顯微鏡（operando scanning electron microscopy）解決了這個問題。這項技術(shù)可幫助理解了固態(tài)電池發(fā)生故障的原因，以及如何減緩這一過程。這一發(fā)現(xiàn)或許很快就能緩解人們對電池電量不足的擔(dān)憂。相關(guān)研究論文發(fā)表在期刊《Nature Communications》。

圖片來源： 《Nature Communications》

“這項研究解決了固態(tài)電池為何有時會失效的一個長期謎團(tuán)，”休斯頓大學(xué)電氣與計算機工程系Hugh Roy and Lillie Cranz Cullen杰出教授、相關(guān)論文的通訊作者Yan Yao說道。“這一發(fā)現(xiàn)使得固態(tài)電池能夠在較低壓力下運行，從而減少對笨重外殼的需求，并提高整體安全性?！?p>

Yao同時也是休斯頓大學(xué)德克薩斯超導(dǎo)中心（Texas Center for Superconductivity）的首席研究員。Yao表示，在此之前，科學(xué)家們知道在鋰負(fù)極中添加少量其他金屬（例如鎂）有助于提高電池性能，但他們并不明白其中的原因。Yao的團(tuán)隊了解到，隨著時間的推移，電池內(nèi)部會形成微小的空隙，并合并成一個大的間隙，最終導(dǎo)致電池失效。

經(jīng)過一系列實驗，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，添加少量鎂等合金元素可以填補這些空隙，幫助電池繼續(xù)工作。

“我們利用掃描電子顯微鏡實時捕捉了電池內(nèi)部工作時的高分辨率視頻，”該研究的第一作者、Yao實驗室前博士后研究員、現(xiàn)任休斯頓大學(xué)電氣與計算機工程助理教授Lihong Zhao說道?！爸恍鑼﹄姵氐幕瘜W(xué)成分進(jìn)行一些小調(diào)整，我們就能顯著提升其性能，尤其是在低壓等實際條件下?！?p>

這一發(fā)現(xiàn)對電動汽車而言是一大進(jìn)步。目前，固態(tài)電池并不適合日常車輛使用。雖然它們更耐火，并有可能達(dá)到更高的能量密度，但它們也需要較高的外部電堆壓力才能在運行時保持完整?！暗ㄟ^精心調(diào)整電池的化學(xué)成分，我們可以顯著降低保持電池穩(wěn)定所需的壓力，”Zhao教授說道。“這一突破使固態(tài)電池更接近于實際電動汽車的應(yīng)用?！?p>

這項研究還可以防止手機和其他電子設(shè)備的電池過熱或起火。此外，這些電池單次充電后續(xù)航時間更長?！斑@是為了使未來的能源存儲更加可靠，造福每個人，”Zhao說道。