近日，日本東京工業(yè)大學(xué)的研究團隊通過在電極和固態(tài)電解質(zhì)之間的界面上，開發(fā)出一種低電阻電池，從而解決了全固態(tài)電池的一個主要缺陷。該新電池顯示出優(yōu)異的電化學(xué)性能，大大超過了傳統(tǒng)鋰（Li）離子電池，證明了全固態(tài)電池技術(shù)的前景以及改變便攜式電子產(chǎn)品的潛力。該研究成果目前已發(fā)表在ACSAppliedMaterials&Interfaces雜志上。

目前，可充電鋰離子電池在各種電子設(shè)備中已得到廣泛的應(yīng)用。然而，科學(xué)家和工程師認為傳統(tǒng)的鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)開發(fā)完全，因此需要開發(fā)新型電池。

全固態(tài)電池使用固體而非液體的電解質(zhì)，是一種新型鋰離子電池，已被證明是具有更高能量密度且更安全穩(wěn)定的儲能器件。但是，該類電池的使用目前受到限制是：電極/固態(tài)電解質(zhì)界面處的電阻太高，嚴重阻礙了快速充放電。

由TaroHitosugi領(lǐng)導(dǎo)的日本東京工業(yè)大學(xué)和日本東北大學(xué)的研究團隊利用Li（Ni0.5Mn1.5）O4（LNMO）作為電極材料，開發(fā)出具有極低界面電阻的全固態(tài)電池。通過在超高真空條件下制備，能夠確保電解質(zhì)/電極界面沒有雜質(zhì)。

采用X射線衍射和拉曼光譜分析電池的薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)Li離子從Li3PO4固體電解質(zhì)層到LNMO層發(fā)生自發(fā)遷移，在Li3PO4/LNMO界面處將一半的LNMO轉(zhuǎn)化為L2NMO。然后在充電過程中，發(fā)生反向可逆遷移再生成LNMO。

通過電化學(xué)阻抗譜表征該界面的電阻為7.6Ωcm-2，比之前報道的基于LMNO的全固態(tài)電池小兩個數(shù)量級，甚至小于基于液體電解質(zhì)的鋰離子電池的電阻。該全固態(tài)電池能夠快速充放電，此外，電池的循環(huán)特性良好，在100次充電/放電循環(huán)后未發(fā)生性能下降。

Li（Ni0.5Mn1.5）O4是一種很有潛力的材料，可以提供更高的電壓，從而提高鋰離子電池的能量密度。研究小組希望該研究成果能夠促進高性能全固態(tài)電池的發(fā)展，從而徹底革新便攜式電子設(shè)備和電動汽車。