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固態(tài)鋰金屬電池（SSLMB）是高能量密度儲(chǔ)能裝置的有前途的候選者。然而，仍然缺乏一個(gè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估實(shí)際研究狀況和比較已開發(fā)的SSLMB的總體性能。

在此，清華大學(xué)深圳國際研究生院賀艷兵教授團(tuán)隊(duì)首次提出了一種集成的終端描述概念，即Li+傳輸通量（??Li+），以綜合判斷固態(tài)電池的性能。這個(gè)??Li+定義為一小時(shí)內(nèi)通過電極/電解質(zhì)界面單位面積的Li+的摩爾數(shù)（mol m^-2 h^-1）?？梢钥闯觯瑓^(qū)域容量和循環(huán)速率（時(shí)間）是決定??Li+。

顯然，增加面積比容量或縮短充電/放電時(shí)間可以獲得更高的??Li+，需要通過電極、固態(tài)電解質(zhì)和復(fù)雜界面進(jìn)行出色的離子傳輸。

圖1. 固態(tài)電池的示意圖和提高??Li+的關(guān)鍵策略

為了克服挑戰(zhàn)并提高??Li+，應(yīng)該提高整個(gè)SSB構(gòu)型的離子傳輸效率，包括電極、電解質(zhì)和界面。因此，作者強(qiáng)調(diào)了提高??Li+的三個(gè)方面，包括在復(fù)合SSE中構(gòu)建跨相離子傳輸網(wǎng)絡(luò)，在復(fù)合電極中建立跨間隙離子傳輸通道，以及在電解質(zhì)和電極之間建立跨界面離子傳輸層。電解液和電極之間建立跨界面離子傳輸層。

首先，構(gòu)建具有內(nèi)在高離子傳導(dǎo)性和穩(wěn)定界面的連續(xù)離子傳輸通道，對(duì)于整合厚正極和負(fù)極至關(guān)重要。有必要設(shè)計(jì)低迂回的結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用更小尺寸的SSE與更多的暴露表面。

其次，利用不同的材料系統(tǒng)確定復(fù)合SSE內(nèi)部的跨相離子傳輸機(jī)制，對(duì)于通過應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)揭示內(nèi)在瓶頸具有重要意義。提高離子傳導(dǎo)性的關(guān)鍵是建立有效的傳輸網(wǎng)絡(luò)，減少不同相間離子傳輸?shù)哪芰空系K。耦合劑或添加劑可以有效地構(gòu)建高導(dǎo)電性復(fù)合SSEs的界面。第三，電解質(zhì)和電極之間的界面問題，如接觸不良和副反應(yīng)被描述為最大的挑戰(zhàn)。

此外，原位聚合是解決接觸問題的有效方法，實(shí)現(xiàn)了良好的界面兼容性，簡化了電池的組裝過程。由于其獨(dú)特的制造工藝，它也是實(shí)現(xiàn)SSBs高??Li+的重要技術(shù)。

具體來說，應(yīng)考慮各種電解質(zhì)和電極的離子傳輸能力、化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性和界面的機(jī)械性能。此外，??Li+的新概念將發(fā)揮決定性的作用，客觀地評(píng)估SSB的性能，以促進(jìn)其工業(yè)化生產(chǎn)，因此通過不斷努力實(shí)現(xiàn)高??Li+即可實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模商業(yè)化。

圖2. 液體、準(zhǔn)固態(tài)和固態(tài)Li電池的??Li+

Determining the Role of Ion Transport Throughput in Solid-State Lithium Batteries，?Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202302586w

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?賀艷兵課題組Angew.：確定固態(tài)鋰電池中離子傳輸通量的作用

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