固态电解质晶体结构中的缺陷 使固态电池研究再获得新进展

导读美国的科学家们使用复杂的成像技术观察到了一种固态电解质晶体结构中以前未知的缺陷。科学家们推断，这些缺陷可能在电解质的性能中发挥了重要作用，将它们更仔细地设计到材料中可能会产生令人印象深刻的结果。

尽管固态电池已经引起了储能行业的注意，但迄今为止它们的商业应用非常有限，还处于科学调查和潜在商业化的不同阶段，有大量不同的潜在材料可以取代如今锂离子电池中使用的液体电解质。

由美国康奈尔大学领导的科学家们对这样一种材料进行了更仔细的研究，通过阿贡国家实验室的同步辐射光源设施先进光子源的最新成像技术使之成为可能。

该小组研究了一个铝掺杂的氧化镧锂（LLZO）的样品。尽管在商业生产方面，氧化物材料被认为比硫化物或聚合物更具挑战性，但氧化物也有潜力。康奈尔大学的研究人员表示，LLZO具有很高的离子传导性和良好的稳定性能。

在合成了LLZO样品后，该小组前往高级光子源，在那里他们采用了一种名为布拉格相干衍射成像的技术，将X射线束照射到该材料的一微米大小的晶粒上，并创建其内部结构的三维图像。

康奈尔大学的研究员孙一飞说“这些电解质被认为是完美的晶体，但是我们发现的是以前没有报道过的缺陷，如位错和晶界。”这项工作进一步表明，在材料中掺入铝的过程是造成许多这些位错和晶界的原因，并且可以为固态电池的未来发展提供参考。

该小组现在正计划进一步研究，以了解这些缺陷如何影响电池在充电和放电时的工作机制，以及他们是否可以控制这些缺陷的增长以获得进一步的优势。该小组的高级科学家Andrej Singer说“现在我们确切地知道我们在寻找什么，我们想找到这些缺陷，并在我们操作电池时观察它们，我们离它还很远，但我们可能正处于一个新的发展起点，我们可以有目的地设计这些缺陷，以制造更好的储能材料。”

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