清華李寶華教授揭示了固態(tài)鋰電池穩(wěn)定運行的秘密，即在LAGP與金屬鋰介面處引入凝膠電解質(zhì)，能防止LAGP與金屬鋰發(fā)生反應(yīng)，高效傳導鋰離子及減緩因鋰金屬體積效應(yīng)帶來的應(yīng)力，實現(xiàn)混合固態(tài)鋰電池在室溫下的穩(wěn)定運行。
固態(tài)電解質(zhì)的化學組成為Li(1+x)AlM2-x(PO4)3（M為Ge、Ti），簡為LAGP及LATP。這兩種固態(tài)電解質(zhì)具有較高的熱穩(wěn)定性和力學性能，可消除活潑金屬鋰負極的安全問題。
其中LAGP類快離子導體存在對金屬鋰不穩(wěn)定問題。因此，在LAGP與鋰負極的介面應(yīng)引入了凝膠電解質(zhì)（3DGPE），使固態(tài)鋰電池能穩(wěn)定迴圈。該電池是以磷酸鐵鋰（LFP）為正極，金屬鋰為負極，有良好電化學性能（在1C電流密度下其放電容量為14mAhg-1，其在0.3C電流密度下迴圈300次後，容量保持率為91.2%）。同時，李寶華也證明了這種方法能高效抑制枝晶生長且具有傳導離子能力。
3DGPE 能高效地且均勻地傳導鋰離子，有較好的力學性能及緻密的結(jié)構(gòu)可抑制枝晶的形成。在介面處3DGPE不僅阻礙LAGP與金屬鋰負極的直接接觸，同時可提高離子傳導，並抑制枝晶生長從而防止後續(xù)副反應(yīng)的發(fā)生。另外，柔軟的3DGPE能作為緩衝層釋放鋰負極在迴圈中因體積變化所產(chǎn)生的應(yīng)力，保證固態(tài)鋰電池穩(wěn)定迴圈。
提到電池穩(wěn)定運行，讓我想起了美國研究員曾經(jīng)表示可用氧化鎢納米材料作為負極，因為其有顯著表面積、優(yōu)異的穩(wěn)定性能和導電性，也能保證電池穩(wěn)定迴圈。
