全固态锂电池通过以固态电解质替代易燃的有机电解液，并兼容高容量锂金属负极，有望实现远超传统液态锂离子电池的安全性和能量密度，且能实现在极低温、高温等极端环境下的应用。然而，目前固态电解质本身的锂离子传输稳定性及析锂（锂离子在电解质内部得电子被还原）引发的短路问题，仍是制约全固态电池发展的关键瓶颈之一。到目前为止，受限于光学显微镜、扫描电镜和同步辐射X成像等技术的空间分辨率，固态电解质短路失效的纳米尺度起源尚不明确。
近日，中国科学院金属研究所研究员王春阳联合美国加州大学尔湾分校教授忻获麟、麻省理工学院教授李巨，在全固态电池失效机制研究方面取得进展。研究团队利用原位透射电镜技术在纳米尺度揭示了无机固态电解质中的软短路—硬短路转变机制及其背后的析锂动力学。
原位电镜观察表明，固态电解质内部缺陷（如晶界、孔洞等）诱导的锂金属析出和互连形成的电子通路直接导致固态电池短路，这一过程分为两个阶段：软短路和硬短路。软短路（其本质是动态可逆的非法拉第电子击穿）源于纳米尺度上锂金属的析出与瞬时互连。伴随着软短路的高频发生和短路电流增加，固态电解质逐渐从名义上的电子绝缘体转变为类忆阻器的非线性电子导体状态，导致固态电池发生硬短路。在此过程中，缺陷诱导的纳米尺度析锂和“浸润”导致多晶固态电解质发生“类液态金属脆化”开裂，这是固态电解质发生软短路到硬短路转变的本质原因。针对多种无机固态电解质的系统研究表明，这一失效机制在NASICON型和石榴石型无机固态电解质中具有普遍性。
基于上述发现，研究团队利用三维电子绝缘且机械弹性的聚合物网络，发展了无机/有机复合固态电解质，有效抑制了固态电解质内部的锂金属析出、互连及其诱发的短路失效，显著提升了其电化学稳定性。
该研究通过阐明固态电解质的软短路—硬短路转变机制及其与析锂动力学的内在关联，为固态电解质的纳米尺度失效机理提供了全新认知，为新型固态电解质的开发提供了理论依据。
相关研究成果以Nanoscale Origin of the Soft-to-Hard Short-Circuit Transition in Inorganic Solid-State Electrolytes为题，发表在《美国化学会志》（JACS）上。
论文链接
无机固态电解质中的软短路—硬短路转变机制示意图以及其抑制机理
锂金属析出—电解质短路动力学的原位电镜观察
软短路—硬短路的转变动力学的原位电镜观察和短路电流监测
有机—无机复合固态电解质中的稳定锂离子传输
基于骨架结构的蛋白质序列设计是全新蛋白质设计的关键问题之一。近年来，随着深度学习方法和技术的发展，全新蛋白质序列设 11月8日，记者从清华大学李菂团队获悉，清华大学天文系教授、中国天眼原首席科学家李菂领衔的国际团队又有新发现。名为FRB 中美科研人员通过对早期角龙类恐龙颅腔形态进行研究发现，随着体型增大，角龙类恐龙在听觉、嗅觉和聪明程度等方面出现 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 苏峰）近日，山西省临汾市学前教育教研共同体第五责任区教研活动在隰县召开现场会，第五责任区教研专家，蒲县、永和县及隰县教体局相关人员和幼儿园园长、教师代表 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 郑翅）11月12日，国家教育行政学院特邀东北大学校史题材话剧《离离原上草》来院演出。国家教育行政学院副院长樊平军，东北大学副校长王兴伟等出席演出现场。“话 摘要：中华民族共同体意识培养是涵养家国情怀的重要内容，统编版高中历史教科书在编写中也突出了民族团结主题。在高中历史课堂教学中渗透中华民族共同体意识有利于培育学生的家国情怀，落实立德树 。本文链接：研究揭示固态电解质纳米尺度失效机制http://www.sushuapos.com/show-12-1116-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。
上一篇： 分子筛孔道限域的受阻路易斯酸碱对的催化作用机制获揭示
下一篇： 受体分子侧链外围功能化研究获进展