蓋世汽車訊 固體電解質可以克服傳統鋰離子和鈉離子電池的關鍵技術障礙，如狹窄的電化學和熱穩定窗口。然而，很多固態電解質（尤其是陶瓷）也存在循環不良問題，并且有效傳輸離子的能力有限。這些局限性通常源于構成材料微觀結構的界面和其他特征，而這又取決于材料的加工方式。

（圖片來源：LNL）

據外媒報道，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）、舊金山州立大學（San Francisco State University）和賓夕法尼亞州立大學（The Pennsylvania State University）的研究人員合作，利用廣泛的多尺度模擬功能，幫助識別、評估和克服固體電解質中的微觀結構對離子傳輸的影響。

LLNL的研究人員Tae Wook Heo表示：“研究人員提出一種強大的新計算建模功能，不僅為儲能研究領域，也為材料加工界，提供基本的科學理解和實用的設計指導。”

在實際的固態材料中，不可避免會出現微觀結構特征，如缺陷、結構無序和內部界面網絡，對實際傳輸性能和電池壽命產生重大影響。這些特征還帶來機械性能的不均勻性，可能對循環性產生額外影響。在這項新研究中，研究團隊希望，深入了解微結構和離子傳輸性能的具體關系。據Heo介紹，對于開發具有高離子電導率的可行固體電解質材料的合成和加工途徑，這些知識具有重要意義。

新開發的多尺度建模框架，將原子無序和異質性原子模擬，結合至包含晶界和其他界面的微觀結構模型上，從而實現前所未有的復雜性。由此產生的工具可以從兩個尺度探索界面對傳輸的影響，從而取代傳統方法，比如缺乏結構細節的簡單電路模型。

長期以來，關于陶瓷固體電解質中微觀結構的重要性一直存在爭議。這種新工具為解決這些爭議提供了見解。研究人員能夠量化晶界對離子傳輸的影響，并確定與電池降解常見模式的可能相關性。LNL項目負責人Brandon Wood表示：“現在，人們對固態電池和加工科學越來越感興趣。這項工作符合當前需求，并且具有影響力。”

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