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固態(tài)鋰金屬電池（SSLMB）是高能量密度儲能裝置的有前途的候選者。然而，仍然缺乏一個評估標(biāo)準(zhǔn)來評估實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隊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??Li+定義為一小時內(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?，區(qū)域容量和循環(huán)速率（時間）是決定??Li+。

顯然，增加面積比容量或縮短充電/放電時間可以獲得更高的??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，作者強調(diào)了提高??Li+的三個方面，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，對于整合厚正極和負極至關(guān)重要。有必要設(shè)計低迂回的結(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制，對于通過應(yīng)用先進技術(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。由于其獨特的制造工藝，它也是實現(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)定性和界面的機械性能。此外，??Li+的新概念將發(fā)揮決定性的作用，客觀地評估SSB的性能，以促進其工業(yè)化生產(chǎn)，因此通過不斷努力實現(xiàn)高??Li+即可實現(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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