清華李寶華教授揭示了固態(tài)鋰電池穩(wěn)定運(yùn)行的秘密，即在LAGP與金屬鋰界面處引入凝膠電解質(zhì)，能防止LAGP與金屬鋰發(fā)生反應(yīng)，高效傳導(dǎo)鋰離子及減緩因鋰金屬體積效應(yīng)帶來(lái)的應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)混合固態(tài)鋰電池在室溫下的穩(wěn)定運(yùn)行。
固態(tài)電解質(zhì)的化學(xué)組成為L(zhǎng)i(1+x)AlM2-x(PO4)3（M為Ge、Ti），簡(jiǎn)為L(zhǎng)AGP及LATP。這兩種固態(tài)電解質(zhì)具有較高的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能，可消除活潑金屬鋰負(fù)極的安全問(wèn)題。
其中LAGP類快離子導(dǎo)體存在對(duì)金屬鋰不穩(wěn)定問(wèn)題。因此，在LAGP與鋰負(fù)極的界面應(yīng)引入了凝膠電解質(zhì)（3DGPE），使固態(tài)鋰電池能穩(wěn)定循環(huán)。該電池是以磷酸鐵鋰（LFP）為正極，金屬鋰為負(fù)極，有良好電化學(xué)性能（在1C電流密度下其放電容量為14mAhg-1，其在0.3C電流密度下循環(huán)300次后，容量保持率為91.2%）。同時(shí)，李寶華也證明了這種方法能高效抑制枝晶生長(zhǎng)且具有傳導(dǎo)離子能力。
3DGPE 能高效地且均勻地傳導(dǎo)鋰離子，有較好的力學(xué)性能及致密的結(jié)構(gòu)可抑制枝晶的形成。在界面處3DGPE不僅阻礙LAGP與金屬鋰負(fù)極的直接接觸，同時(shí)可提高離子傳導(dǎo)，并抑制枝晶生長(zhǎng)從而防止后續(xù)副反應(yīng)的發(fā)生。另外，柔軟的3DGPE能作為緩沖層釋放鋰負(fù)極在循環(huán)中因體積變化所產(chǎn)生的應(yīng)力，保證固態(tài)鋰電池穩(wěn)定循環(huán)。
提到電池穩(wěn)定運(yùn)行，讓我想起了美國(guó)研究員曾經(jīng)表示可用氧化鎢納米材料作為負(fù)極，因?yàn)槠溆酗@著表面積、優(yōu)異的穩(wěn)定性能和導(dǎo)電性，也能保證電池穩(wěn)定循環(huán)。
