中國儲能網(wǎng)訊：固態(tài)鋰電池為何失效？同濟大學材料科學與工程學院車用新能源研究院教授羅巍與合作者首次發(fā)現(xiàn)了固態(tài)鋰電池金屬鋰負極疲勞失效現(xiàn)象，揭示了疲勞失效新機制，并提出了抑制疲勞失效改善固態(tài)電池性能的新策略。
相關研究成果北京時間18日凌晨2點在線發(fā)表于國際頂尖學術期刊《科學》(Science)。
近年來，隨著新能源汽車蓬勃發(fā)展，人們對動力電池的能量密度和安全性提出了更高的要求，鋰電池固態(tài)化被認為是提升電池安全和能量密度的革命性解決方案，由此，固態(tài)鋰電池在全球范圍內(nèi)引起學術界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關注。然而，在固態(tài)鋰電池運行過程中，因鋰枝晶生長引起的電池失效和安全隱患嚴重阻礙了其實際應用，需要在充分掌握電池失效機制的基礎上，開發(fā)提升電池性能的新技術。
疲勞是金屬材料在受到循環(huán)載荷作用時普遍面臨的問題，這種載荷會在遠低于極限拉伸強度的應力水平下誘發(fā)微裂紋和斷裂失效。研究團隊發(fā)現(xiàn)，金屬鋰負極在受到可逆剝離/鍍層引起的循環(huán)機械載荷作用時發(fā)生了由疲勞造成的失效，證明了疲勞是鋰金屬的固有特性，其在固態(tài)鋰電池中也遵循經(jīng)典的疲勞定律。這一發(fā)現(xiàn)是對固態(tài)鋰電池現(xiàn)有失效機制的新認知，加深了對固態(tài)鋰電池失效過程的理解。
此研究成果不僅揭示了金屬鋰疲勞失效是固態(tài)鋰電池循環(huán)過程中性能劣變的主要原因，同時也提出了通過增加疲勞強度來改善固態(tài)鋰電池循環(huán)穩(wěn)定性的新策略，對實現(xiàn)下一代長壽命固態(tài)鋰電池具有重要的指導意義。
美國國家加速器實驗室杰出科學家、斯坦福電池中心執(zhí)行主任Jagjit Nanda教授和美國橡樹嶺國家實驗室高級研究員Sergiy Kalnaus博士在同期期刊上，對這篇論文進行了專題評述，認為“這一成果提供了固態(tài)電池電化學和機械疲勞之間的重要聯(lián)系”。
