蓋世汽車訊 全固態鋰電池已成為材料科學與工程的新熱潮，而傳統鋰離子電池已無法滿足電動汽車等要求高能量密度、快速充電和長周期壽命的先進技術標準。 全固態電池使用固體電解質代替傳統電池中的液體電解質，不僅符合上述標準，而且可在短時間內充電，因此相對更安全、更方便。

然而，固體電解質也存在自身挑戰。事實證明，正極和固體電解質之間的界面顯示具有很大的電阻，其起源尚不清楚。此外，當電極表面暴露在空氣中時，電阻會增加，從而降低電池容量和性能。雖然已經進行了多次嘗試來降低電阻，但還沒有方法能夠將電阻降低到10 Ω cm2，即不暴露于空氣時報告的界面電阻值。

據外媒報道，日本東京工業大學（Tokyo Tech）的Taro Hitosugi教授和東京工業大學博士生Shigeru Kobayashi領導的研究小組可能解決了上述電阻問題。通過建立恢復低界面電阻的策略以及揭示降低機制，該團隊為制造高性能全固態電池的制造提供寶貴的見解。此項研究是東京工業大學、國立先進工業科學技術研究所（AIST）和山形大學（Yamagata University）聯合研究的結果。

（圖片來源：東京工業大學）

首先，該團隊準備了包含鋰負極、LiCoO2正極和Li3PO4固體電解質的薄膜電池。在完成電池制造前，該團隊將LiCoO2表面暴露在空氣、氮氣（N2）、氧氣（O2）、二氧化碳（CO2）、氫氣（H2）和水蒸氣（H2O）中30分鐘。

結果發現，與未暴露的電池相比，暴露于N2、O2、CO2和H2的電池性能并沒有降低。并不會降低電池性能。Hitosugi教授表示：“只有H2O蒸汽會強烈降解Li3PO4 - LiCoO2界面，并使電阻急劇增加，是未暴露界面的電池電阻值的10倍多。”

之后該團隊執行了“退火”工藝。在該過程中，樣品在150°C下以電池形式進行了一個小時的熱處理，即沉積負極。令人驚訝的是，該過程將電阻降低到10.3 Ω cm2，與未暴露電池的電阻相當！

通過進行數值模擬和尖端測量，該團隊隨后發現電阻降低是因為退火過程中LiCoO2結構內的質子自發去除。

Hitosugi教授總結道：“我們的研究表明，LiCoO2結構中的質子在恢復過程中發揮著重要作用。我們希望通過闡明這些界面微觀過程將有助于擴大全固態電池的應用潛力。”

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