蓋世汽車訊 固體電解質(zhì)可以克服傳統(tǒng)鋰離子和鈉離子電池的關(guān)鍵技術(shù)障礙，如狹窄的電化學(xué)和熱穩(wěn)定窗口。然而，很多固態(tài)電解質(zhì)（尤其是陶瓷）也存在循環(huán)不良問題，并且有效傳輸離子的能力有限。這些局限性通常源于構(gòu)成材料微觀結(jié)構(gòu)的界面和其他特征，而這又取決于材料的加工方式。

（圖片來源：LNL）

據(jù)外媒報道，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）、舊金山州立大學(xué)（San Francisco State University）和賓夕法尼亞州立大學(xué)（The Pennsylvania State University）的研究人員合作，利用廣泛的多尺度模擬功能，幫助識別、評估和克服固體電解質(zhì)中的微觀結(jié)構(gòu)對離子傳輸?shù)挠绊憽?/p>

LLNL的研究人員Tae Wook Heo表示：“研究人員提出一種強大的新計算建模功能，不僅為儲能研究領(lǐng)域，也為材料加工界，提供基本的科學(xué)理解和實用的設(shè)計指導(dǎo)。”

在實際的固態(tài)材料中，不可避免會出現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)特征，如缺陷、結(jié)構(gòu)無序和內(nèi)部界面網(wǎng)絡(luò)，對實際傳輸性能和電池壽命產(chǎn)生重大影響。這些特征還帶來機械性能的不均勻性，可能對循環(huán)性產(chǎn)生額外影響。在這項新研究中，研究團隊希望，深入了解微結(jié)構(gòu)和離子傳輸性能的具體關(guān)系。據(jù)Heo介紹，對于開發(fā)具有高離子電導(dǎo)率的可行固體電解質(zhì)材料的合成和加工途徑，這些知識具有重要意義。

新開發(fā)的多尺度建?？蚣?，將原子無序和異質(zhì)性原子模擬，結(jié)合至包含晶界和其他界面的微觀結(jié)構(gòu)模型上，從而實現(xiàn)前所未有的復(fù)雜性。由此產(chǎn)生的工具可以從兩個尺度探索界面對傳輸?shù)挠绊?，從而取代傳統(tǒng)方法，比如缺乏結(jié)構(gòu)細節(jié)的簡單電路模型。

長期以來，關(guān)于陶瓷固體電解質(zhì)中微觀結(jié)構(gòu)的重要性一直存在爭議。這種新工具為解決這些爭議提供了見解。研究人員能夠量化晶界對離子傳輸?shù)挠绊懀⒋_定與電池降解常見模式的可能相關(guān)性。LNL項目負責(zé)人Brandon Wood表示：“現(xiàn)在，人們對固態(tài)電池和加工科學(xué)越來越感興趣。這項工作符合當(dāng)前需求，并且具有影響力。”

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