能源部橡樹嶺國家實驗室的科學家們已經開發(fā)出一種可擴展的、低成本的方法來改善固態(tài)電池中材料的連接，解決了安全、長壽命能源儲存系統(tǒng)商業(yè)開發(fā)中的一個巨大挑戰(zhàn)。

固態(tài)電池采用了一種更安全的快速充電結構，其特點是固態(tài)電解質與當今鋰離子電池中的液體電解質不同。一個成功的固態(tài)商業(yè)電池系統(tǒng)可以提供至少兩倍于鋰離子電池的能量密度，而且占地面積小得多。例如，該系統(tǒng)將使電動汽車的行駛里程大大增加。

制造固態(tài)電池的挑戰(zhàn)之一是很難讓材料正確連接并在反復的充電和放電周期中保持穩(wěn)定。科學家們在實驗室里研究克服這一被稱為接觸阻抗的特性的方法，到目前為止，主要集中在施加高壓和其他方法上。但這一過程可能導致短路，并且需要定期重新施加，以使用昂貴的售后應用來延長電池的壽命。

ORNL的研究人員使用的電化學脈沖消除了在連接鋰金屬陽極材料層和固體電解質材料時形成的空隙：在這種情況下是陶瓷石榴石型電解質LALZO（Li6.25Al0.25La3Zr2O12）。正如ACS能源快報所詳述的那樣，應用短而高的電壓脈沖導致材料界面的接觸增加，同時沒有產生不利影響。

非破壞性的、低成本的脈沖方法導致了局部發(fā)熱的電流，該電流圍繞著鋰金屬包覆的空隙，并導致它們消散。研究小組重復了實驗，并對材料進行了先進的表征，這表明在應用脈沖方法后，電池組件沒有退化。這種方法可以擴展到允許固態(tài)電池被移除和刷新，使其恢復到幾乎原來的容量。

該項目共同負責人、ORNL電氣化科科長IliasBelharouak說：這種方法將實現(xiàn)全固態(tài)結構，而不需要施加可能損壞電池的外力，而且在電池使用過程中也不實用。在我們開發(fā)的過程中，電池可以正常制造，然后如果電池變得疲勞，可以應用一個脈沖來恢復和刷新接口。

該方法的想法來自于以前的工作，在這些工作中，ORNL的電池研究人員使用電化學脈沖來治愈可能在固體電解質中形成的破壞性樹突。

這項研究正在進行，包括用更先進的電解質材料進行實驗。ORNL的多學科儲能團隊也在努力將其突破擴大到一個工作規(guī)模的固態(tài)電池系統(tǒng)。

Belharouak說：有時你看到在實驗室規(guī)模開發(fā)的東西，當你把它們放到電池結構中時，最終不能很好地一起工作。在ORNL，我們試圖在工作中建立實用性，利用我們深厚的科學家和工程師隊伍來解決跨規(guī)模的科學差距，以獲得可被工業(yè)界輕易采用的方法。