陳根：固態電池受市場關注，是什麼阻攔固態電池的進步？_風聞

文/陳根

電池作為能夠提供持續而穩定電流的裝置，經歷了200餘年的發展，不斷滿足人們對電力靈活運用的需求。近年來，以鋰電池為代表的二次電池（可充電電池或蓄電池）革新着能源系統。

**其中 ，**憑藉着高能量密度、高安全性的優勢，鋰離子電池開始一路狂奔，迅速將其他二次電池甩在身後。事實上，不論是手機、電腦、相機，還是電動汽車，都是基於鋰電池技術的成熟才得到快速的發展。

但同時，鋰電池安全問題引發的事故同樣令人印象深刻。除了安全問題，鋰電池的續航能力、電池循環使用壽命有限等問題，也常常被人們所詬病。因此，鋰離子電池的替代或備選儲能技術成為世界各國新能源技術競爭焦點，而固態電池則作為繼鋰離子電池之後的另一儲能技術備受矚目。

固態電池相對於目前廣泛應用的液態電池而言，事實上，人們一般將固態、準固態以及半固態電池都叫做固態電池，相較於液態電池，固態電池在安全性、能量密度、充放電效率等各個方面都有很大的飛躍。

**但對於固態電池來説，循環壽命是阻礙其發展的一大障礙。**在鋰電池內部，液體電解質均勻地覆蓋在電極上，允許鋰離子自由移動。而固態電池技術取而代之的是使用固體電解質，這將有助於提高能量密度以及提高電池的安全性。而從電極上移除鋰會在界面處產生空隙，導致可靠性問題，從而限制電池的使用壽命。

這一發現來源於佐治亞理工學院的研究小組藉助 X 射線對固態電池的觀測**。**研究小組使用美國能源部 Argonne 國家實驗室先進光子源（APS）的超亮 X 射線，使用一個大約 2 毫米寬的圓柱形電池，觀察了固態電池在充放電過程中材料的內部轉化，並建立了在電池充電和放電過程中捕捉到結構變化的三維圖像。

這些圖像揭示了固體電解質界面上電極材料的動態變化如何確定固態電池的性能。研究人員發現，電池工作導致界面上形成的微小空隙，大小可達 1-2 微米，比人類頭髮絲的直徑還要小約 50 倍，這就造成了接觸不良，而這也是導致電池失效的主要原因。

研究人員認為，這項工作提供了對電池內部情況的基本瞭解，這些信息對於指導工程工作至關重要，而這些工程工作將在未來幾年裏推動固態電池實現商業化。其研究結果已經發表在《自然-材料學》雜誌上。