金属所-王春阳&忻获麟︱全固态电池层状阴极化学机械失效的原子成因

主要观点总结

本文介绍了中国科学院金属研究所与加州大学尔湾分校在全固态电池正极材料的失效机制研究方面取得的突破。研究利用人工智能辅助的透射电镜技术揭示了全固态锂电层状氧化物正极材料的原子尺度结构退化机制，并发现其与液态电池中的退化机制有显著差别。研究成果对于全固态电池材料的优化设计具有重要意义。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

全固态锂电池因其高安全性和高能量密度有望成为下一代电池技术，但电极材料与固态电解质的界面不稳定性是限制其发展的瓶颈。特别是高镍层状氧化物正极材料的本征电化学不稳定性导致的电池性能衰减问题显著。

关键观点2: 文章简介与研究成果

王春阳研究员与忻获麟教授团队揭示了全固态电池层状氧化物正极的原子尺度失效机制，并发现了与传统液态电池中的退化机制的区别。研究内容涉及到晶格失氧、局部应力耦合驱动的表面“晶格碎化”以及脱锂诱发的剪切相变等导致层状氧化物结构性能退化的原因。

关键观点3: 研究意义

该研究拓展了层状氧化物正极的相变退化理论，为全固态电池的正极材料和正极/电解质界面优化设计提供了重要理论指导，并凸显了先进电子显微学表征技术在解决能源领域核心科学问题中的重要作用。

文章预览

本文来源于 中国科学院金属研究所 ！ 一、研究背景：   全固态锂电池以其高安全性和高能量密度有望成为超越传统液态锂离子电池的下一代电池技术。 然而，电极材料（包括正极和负极）与固态电解质的界面不稳定性一直是困扰固态电池发展的瓶颈所在 。例如，正极/电解质界面不稳定性诱发的层状氧化物正极（主流正极材料）结构退化是限制全固态锂电池性能稳定性的关键之一。特别是，在产业界不断提高层状氧化物正极中镍含量的背景下（电池能量密度与其镍含量成正比），高镍层状氧化物正极材料的本征电化学不稳定性导致的电池性能衰减显著加剧。在此背景下，深入认识正极/固态电解质界面不稳定性诱发的电池材料失效机制对于全固态电池材料的优化设计具有重要意义。 二、文章简介： 近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家 ………………………………