研究团队探讨固态电池工作极限 以提升电动汽车续驶里程

现在电池电动汽车越来越受欢迎，消费者希望其续航里程(能量密度)、充电方式和时间(功率密度)可与汽油动力汽车相媲美。

固态电池的X射线成像（图片来源：vanderbilt）

据外媒报道，范德堡大学机械工程助理教授Kelly Hatzell表示：“想要提高电池能量密度或续航里程，有一条途径是转向固态电池。固态电池可以避免使用各类液体，因此形状系数更小，而且有可能整合能量密集型碱金属。”

最近，范德堡大学（Vanderbilt University）、宾夕法尼亚大学(University Of Pennsylvania)、美国先进光子源(Advanced Photon Source)和丰田北美研究院(Toyota Research Institute North America)的研究人员，联手探讨一系列基于硫代磷酸盐材料的固态电池的运行极限和失效机制，即硫代磷酸酯固体电解质的化学机械效应。

研究小组使锂离子在固态电解质中循环，并利用先进的原位同步X射线断层扫描和原位透射电子显微镜，来观察固态电池。这项工作确定了优先离子运动（也就是所谓的电流聚焦）是这些固态系统中的主要断裂途径。

这项工作有助于理解材料设计和系统工程方法，而这些方法可以促进高速率或高功率密度的运行机制。要使电池设计完全超越目前的技术水平，实现远距离行驶、快速充电和安全性，所使用的材料非常关键。

这项工作由范德堡大学机械工程系博士生Marm Dixit和北美丰田研究院材料研究部资深科学家Nik Singh共同领导。Marm表示：“为了让电池单次充电的续航里程更长，我们必须在阶梯长度尺度上进行设计——从纳米级到中尺度。这项工作非常有吸引力，因为我们用先进的表征方法在宽泛的长度尺度上研究电池，帮助找到设计更优良电池的途径。”