固態(tài)電池問題及解決策略(二)：鋰枝晶生長機(jī)制-蘇州青田新材料有限公司

離子運(yùn)輸機(jī)制、鋰枝晶生長機(jī)制、固-固界面問題是固態(tài)電池面臨的三大問題：盡管固態(tài)電池能量密度與安全性占優(yōu)，然而固態(tài)電池內(nèi)部固-固界面能壘高導(dǎo)致鋰離子傳輸速率低、鋰枝晶生長、界面反應(yīng)、以及鋰金屬和固體電解質(zhì)(SE)之間的物理接觸等仍然存在問題，導(dǎo)致成品固態(tài)電池充放電速度差，循環(huán)壽命低于傳統(tǒng)液態(tài)電池。

鋰枝晶生長機(jī)制：固態(tài)電池安全性挑戰(zhàn)

鋰枝晶在電池內(nèi)部生長易引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)：固態(tài)電解質(zhì)雖然具有高機(jī)械強(qiáng)度，但仍然難以完全抑制鋰枝晶的生長和實(shí)現(xiàn)鋰金屬的均勻沉積。鋰金屬可能在負(fù)極表面形成枝晶，甚至在固態(tài)電解質(zhì)內(nèi)部成核，導(dǎo)致電池短路，從而引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)Monroe和Newman模型，在基于聚合物電解質(zhì)的鋰金屬電池體系中，當(dāng)固態(tài)電解質(zhì)的剪切模量高于鋰金屬剪切模量的兩倍時，可以抑制鋰枝晶的生長?；诖死碚摚呒羟心Ａ康臒o機(jī)固態(tài)電解質(zhì)被認(rèn)為能有效解決鋰金屬負(fù)極的枝晶問題。然而，對于剪切模量較高的無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)，其在有限的電流密度下循環(huán)時卻也容易形成鋰枝。

添加劑及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可抑制鋰枝晶的生長：對于聚合物固態(tài)電解質(zhì)而言，其柔軟的特性很難阻止枝晶的形成，但是也可以通過提高離子導(dǎo)電性、添加無機(jī)填料、添加額外的聚合物等方式來改善鋰枝晶的形成；而對應(yīng)無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)而言，可以通過改變微觀結(jié)構(gòu)缺陷、提高相對密度、降低電子導(dǎo)電率、管理電流密度等方式來抑制鋰枝晶的形成。

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