固態(tài)鋰電池為何失效？日前，國際學術(shù)期刊《科學》在線發(fā)表了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的最新成果。該研究首次發(fā)現(xiàn)固態(tài)鋰電池金屬鋰負極疲勞失效現(xiàn)象，揭示了疲勞失效機制，并提出抑制疲勞失效、改善固態(tài)電池性能的新策略。
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性和能量密度的重要解決方案，由此，固態(tài)鋰電池在全球范圍內(nèi)引起學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)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(yīng)用，亟須在充分掌握電池失效機制的基礎(chǔ)上，開發(fā)提升電池性能的新技術(shù)。
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(yīng)力水平下誘發(fā)微裂紋和斷裂失效。研究團隊發(fā)現(xiàn)，金屬鋰負極在受到相關(guān)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。
學界評價，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。
據(jù)介紹，近年來，同濟大學材料科學與工程學院車用新能源研究院在金屬鋰電池、燃料電池等研究領(lǐng)域取得一系列高水平學術(shù)成果。
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