固態(tài)電池問題及解決策略(一)：離子運(yùn)輸機(jī)制！-蘇州青田新材料有限公司

離子運(yùn)輸機(jī)制、鋰枝晶生長機(jī)制、固-固界面問題是固態(tài)電池面臨的三大問題：盡管固態(tài)電池能量密度與安全性占優(yōu)，然而固態(tài)電池內(nèi)部固-固界面能壘高導(dǎo)致鋰離子傳輸速率低、鋰枝晶生長、界面反應(yīng)、以及鋰金屬和固體電解質(zhì)(SE)之間的物理接觸等仍然存在問題，導(dǎo)致成品固態(tài)電池充放電速度差，循環(huán)壽命低于傳統(tǒng)液態(tài)電池。

離子運(yùn)輸機(jī)制：制約充放電速度的關(guān)鍵

高離子電導(dǎo)率是提高全固態(tài)電池充放電速度的關(guān)鍵：固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率和固態(tài)電池多尺度界面性質(zhì)共同決定固態(tài)電池的電化學(xué)性能，相比之下，離子在固態(tài)電池界面的遷移相對緩慢，這也是提高電化學(xué)性能的關(guān)鍵所在。

當(dāng)前固態(tài)電池面臨的主要應(yīng)用瓶頸包括較慢的充放電速度和較快的容量衰減，這與固態(tài)電解質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。與液態(tài)電解質(zhì)不同，固態(tài)電解質(zhì)中離子間相互作用力強(qiáng)，離子遷移能壘高，其導(dǎo)致離子電導(dǎo)率低。因此明確高離子電導(dǎo)率的實(shí)現(xiàn)條件是發(fā)展高性能固態(tài)電解質(zhì)、提高全固態(tài)電池充放電速度的關(guān)鍵。

離子輸運(yùn)性能取決于在表界面的輸運(yùn)速度：固態(tài)電解質(zhì)中的離子輸運(yùn)性能由離子在相、表界面中的輸運(yùn)過程共同決定，在多晶固態(tài)電解質(zhì)中，表界面離子輸運(yùn)被認(rèn)為是離子輸運(yùn)過程中的限速步驟。但目前對表界面的結(jié)構(gòu)組分以及輸運(yùn)機(jī)理的研究尚不充分，需要業(yè)界繼續(xù)發(fā)展更為先進(jìn)的表征技術(shù)和計算方法以深入研究晶格動力學(xué)和表界面的離子傳輸機(jī)理。

目前主要通過摻雜、開發(fā)納米尺度結(jié)構(gòu)以及界面工程等手段來改善離子電導(dǎo)率：目前主要通過摻雜、開發(fā)納米尺度結(jié)構(gòu)以及界面工程等手段來改善離子電導(dǎo)率，近年來也有研究發(fā)現(xiàn)體相中電導(dǎo)率的優(yōu)化可以通過調(diào)控晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。總體來說，目前業(yè)界對于離子運(yùn)輸機(jī)制的理解遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，不同固態(tài)電解質(zhì)體系的離子輸運(yùn)機(jī)制也存在較大的差異，仍需要對離子輸運(yùn)過程進(jìn)行詳盡的研究，從而揭示可在各類固態(tài)電解質(zhì)體系中使用的離子輸運(yùn)機(jī)制。

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