美国研究人员破解固态电池难题，将助力于生产动力更强、续航里程更长的电动汽车。

美国密苏里大学(Mizzou)的研究人员解决了固态电池开发中长期存在的难题，研究人员使用一种先进的成像技术4D STEM来检查原子结构。

固态电池用固体材料取代传统锂离子电池中易燃液体电解质，为当前技术的安全性和性能限制提供了一个有希望的解决方案。

然而，一个主要的障碍是在固体电解质和阴极之间的界面处形成一层界面层。

领导该研究团队的助理教授Matthias Young解释说：“当固体电解质接触阴极时，它会发生反应并形成一个厚度约为100纳米的界面层——比人类头发的宽度小1,000倍，这一层阻碍了锂离子和电子的轻松移动，增加了电阻并损害了电池性能。”

利用4D STEM可视化问题

密苏里州的研究人员采用了一种被称为四维扫描透射电子显微镜（4D STEM）的尖端技术。

Matthias Young说：研究人员利用四维扫描透射电子显微镜(4D TEM)检查了电池的原子结构，而无需拆开电池——这是该领域的革命性突破，通过检查电池内部工作原理的复杂细节，研究人员能够准确指出中间层是导致性能下降的主要元凶。

该团队目前专注于开发创新策略来减轻界面层的负面影响。

一种有希望的方法是使用薄膜材料来制造保护涂层，以保护固体电解质和阴极免受不良反应的影响。这些涂层必须经过精心设计，既要足够薄以允许有效的离子传输，又要足够厚以提供足够的保护。

涂层需要足够薄以防止反应，但不能太厚以免阻碍锂离子流动。

“我们的目标是保持固体电解质和阴极材料的高性能特性。最理想的方法是将这些材料一起使用，而不会为了兼容性而牺牲它们的性能。”

固态电池研发取得新进展

近日，由中国和德国组成的科研团队在锂硫电池技术领域取得重大突破，研制出可进行25000次充电循环、容量保持率达80%的电池。

与此同时，领先的汽车制造商也在大步迈进。最新进展是，梅赛德斯-奔驰推出了“世界上第一款”采用固态电池的电动汽车。

另一方面，丰田还研发了一种全固态电池的新型阴极材料，有望使电动汽车的续航里程增加一倍。

现在，通过解决与固态电池相关的根本挑战，密苏里大学研究团队旨在创造更安全、更高效、更持久的能源存储解决方案。

该团队在一份新闻稿中总结道：这种在纳米级上精心设计的方法将有助于确保这些材料无缝协作——使固态电池更接近量产。