密苏里大学的研究人员正在努力通过将先进的成像技术与超薄涂层相结合来改变固态电池的性能。

从电动汽车到无线耳机，传统的锂离子电池以其快速充电和高能量存储能力为我们的日常生活提供动力。然而，它们依赖于液体电解质，如果损坏或过热，可能会着火。

密苏里大学的研究人员可能有一个解决方案。助理教授Matthias Young和他的团队正在探索使用固体电解质代替液体或凝胶来开发固态电池，这种电池既安全又节能。

相间层的挑战

“当固体电解质接触阴极时，它会发生反应并形成约100纳米厚的相间层 —— 比一根头发的宽度小1000倍，”Young说，他在Mizzou工程学院和艺术与科学学院联合任职。“这一层阻碍了锂离子和电子的轻易移动，增加了电阻，损害了电池的性能。”

了解固态电池的这个问题 —— 以及如何克服它 —— 已经困扰了科学家们十多年。

Matthias Young的团队通过更好地了解根本原因来解决这个问题。

利用四维扫描透射电子显微镜（4D STEM），研究人员在不拆开电池的情况下检查了电池的原子结构，这是该领域的革命性突破。这个新颖的过程使他们对电池内部发生的化学反应有了基本的了解，最终确定了间相层是罪魁祸首。

一个潜在的解决方案

Young的实验室专门研究由气相沉积过程形成的薄膜，称为氧化分子层沉积（oMLD）。现在，他计划测试他的实验室的薄膜材料能否形成保护涂层，以防止固体电解质和阴极材料相互反应。

“涂层需要足够薄以防止反应，但又不能太厚，以免阻碍锂离子流动，”他说。“我们的目标是保持固体电解质和阴极材料的高性能特性。我们的目标是在不牺牲性能的前提下，将这些材料结合使用。”

这种在纳米级上精心设计的方法将有助于确保这些材料无缝地协同工作，使固态电池更接近现实。

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