崔屹&刘巍 Chem综述: 全固态锂金属电池的实际挑战和未来前景
【背景介绍】
当今世界上,人类正面临化石能源的日益枯竭和对可持续能源的不断增长的需求的严峻问题,从而推动了对低成本、环保和高性能能量转换和存储系统的研究。同时,随着电动汽车和智能电网应用需求的快速增加,因此可以提供高能量密度、稳定的可循环性和优异成本效益的电池的市场需求越来越大。其中,锂离子电池因具有高能量密度、优异的循环稳定性和重量轻的优点,而成为最有前景的能量存储设备之一。然而,目前最先进的锂离子电池仍然不能满足日益增长的高能量密度需求,因为用锂金属作为阳极时主要存在树枝状晶形生长,将可能出现短路(导致热失控)和低库仑效率、循环寿命差的问题。
在开发锂金属负极以及其他高容量正极化学品(如硫和氧)时,研究人员发现利用固体电解质(SSE)取代传统电解液时具有很好的安全性,因此开发基于固体电解质的锂金属电池或许可以从根本上解决安全性的问题。同时,研究结果表明在室温下的离子电导率就高于10-3S cm-1的超离子导体。然而,SSE与电极的相容性差产生的高界面阻抗的问题,限制了它们的实际应用。目前,科研人员已经提出