重大突破让固态电池离现实更近了一步

固态电池有望提供前所未有的能量密度和安全性，但也存在必须克服的严重缺陷。大阪都立大学的科学家宣布了一项重大突破性发现，可以加速固态电池的采用。

固态电池以其固体电解质命名，而不是当今广泛使用的锂离子电池的液体电解质。固体电解质具有许多优点，包括安全性(固体电解质不易燃)和更高的能量密度。寻找具有高离子电导率的合适固体电解质对于推进固态电池的发展至关重要。

影响固体电解质的另一个问题是它们在正常充电和放电循环期间会产生裂纹。这些裂纹使得枝晶渗透到两个电极之间，最终导致短路。枝晶是固态电池的主要问题，严重影响其耐用性。

研究固态电池的科学家专注于开发防止枝晶形成和推进电解质研究的方法。在科学家发现树突形成的原因后，树突形成研究取得了重大突破。他们还找到了一种控制枝晶生长方向的方法，防止它们到达相反的电极。听起来违反直觉，这种方法涉及在固体电解质中产生更多裂纹，但以有利的模式排列。这样，枝晶继续生长，但远离相反的电极。

大阪都立大学的科学家还发现了一种使固体电解质在室温下提供非常高离子电导率的方法。这是前所未有的，被认为是固态电池开发的重大突破，增加了电池电量并减少了充电时间。研究人员使用了Li3PS4，一种被认为对全固态电池至关重要的玻璃状材料。

该材料根据温度变化呈现出不同的晶体结构和特性。它在高温下提供高离子电导率，但挑战是在室温下稳定这种电导率。科学家们发现了一种即使在室温下也能实现出色离子电导率的方法。为了实现这一目标，科学家们将重点放在结晶过程中的加热速率上。具体来说，他们使用快速加热在400摄氏度(753华氏度)下使Li3PS4结晶。

这一充满希望的结果发表在《美国化学会杂志》上。这项研究为进一步的发展有助于设计更高性能的材料带来了希望。

如今，一些公司承诺固态电池的奇迹，尽管它们实际上是半固态电池。这些结合了固体和液体电解质的优点，但仍然被认为是固态电池投入生产之前的中间步骤。

固态电池仍然是一个遥远的梦想，尽管这不会永远持续下去。即使今天的锂离子电池也曾被认为是科学家的幻想，直到该技术走出实验室并投入生产。我们不要忘记，自从索尼开始生产和销售世界上第一个可充电锂离子电池以来，当前的锂离子电池在过去三十年中在耐用性和能量密度方面取得了巨大进步。

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