擴大鋰離子電池的極限：全固態電池的電極

東京工業大學的科學家們通過開發電極/固體電解質界面的低電阻電池，解決了全固態電池的主要缺點之一。制造的電池顯示出優異的電化學性能，大大超過傳統和普遍存在的鋰離子電池; 因此，展示了全固態電池技術的前景及其對便攜式電子產品革命化的潛力。

許多消費者都熟悉可再充電鋰離子電池，這種電池在過去幾十年中已經發展起來，并且現在在各種電子設備中都很常見。盡管廣泛使用，但科學家和工程師認為傳統的鋰離子電池技術已經接近其全部潛力，需要新型電池。

全固態電池是一種新型鋰離子電池，已被證明是具有更高能量密度的潛在更安全和更穩定的儲能裝置。然而，由于主要缺點，這種電池的使用受到限制：它們在電極/固體電解質界面處的電阻太高，阻礙了快速充電和放電。

由Taro Hitosugi教授領導的東京工業大學和東北大學的科學家使用Li(Ni 0.5 Mn 1.5)O 4(LNMO)制造全固態電池，具有極低的界面電阻，通過在超高溫下制造和測量電池真空條件，確保電解質/電極界面沒有雜質。

在制造之后，這些電池的電化學性質被表征為揭示界面周圍的Li離子分布。X射線衍射和拉曼光譜用于分析包含電池的薄膜的晶體結構。發現Li離子的自發遷移從Li 3 PO 4層發生到LNMO層，在Li 3 PO 4 / LNMO界面處將LNMO的一半轉化為L 2 NMO 。在初始充電過程期間發生反向遷移以再生LNMO。

這個界面的電阻，證實使用電化學阻抗譜，為7.6Ω厘米2，幅度比以前基于LMNO-全固態電池的比為基礎的液態電解質的鋰離子的體積更小，甚至更小兩個數量級使用LNMO的電池。這些電池還顯示快速充電和放電，僅在一秒鐘內完成一半電池的充電/放電。此外，電池的循環特性也很好，即使在100次充電/放電循環后也沒有表現出性能下降。

Li(Ni 0.5 Mn 1.5)O 4是增加電池能量密度的有前途的材料，因為該材料提供更高的電壓。研究小組希望這些結果能夠促進高性能全固態電池的發展，從而徹底改變現代便攜式電子設備和電動汽車。