【會議報告】固態電池界面的跨尺度原位研究

過去三十年間，基于液態電解質與石墨負極的鋰離子電池為便攜式消費電子與電動汽車等產業的蓬勃發展提供了強勁動力。為滿足市場對鋰電池能量密度、循環壽命以及安全性等日益增長的需求，基于固體電解質的全固態鋰電池近年來吸引了大量的研究興趣與投資，并得到了迅速發展。然而，高界面阻抗是固態電池實際應用的最大障礙，在原子尺度理解固態電池界面對電池的設計有重要指導意義。

開發高性能全固態鋰電池，需要在電池的充放電過程中，從原子到宏觀尺度，對電池內部與界面的形貌、結構、成分及化學態等的演化及其機制有深刻的理解。對不同尺度的問題，需要有足夠多可以在該尺度上提供足夠豐富信息的表征手段，其次要求不同尺度的表征信息能夠有機的結合，互相補充、互相佐證。

傳統電池表征技術，如掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X-射線衍射、核磁共振等，通常在電池充放電到指定狀態后，將電池拆解，然后分別提取電極或固體電解質的部分樣品等進行分析。這一過程比較繁瑣，它也忽視了電池在拆解與樣品分離提取及表征過程中，固體電解質與電極材料及其界面的結構與狀態變化等，所獲得的實驗數據具有一定的不確定性和滯后性。利用傳統表征技術可以研究全固態鋰電池的初始狀態與最終狀態，然而對電池是如何從初始狀態逐 漸變化到最終狀態的過程細節并不清楚，阻礙了對電池機理的深入理解。

現代原位表征技術，通過對運行中的電池進行高時間分辨率的表征，為研究全固態鋰電池的運行機制與失效機理等提供多角度實時監測數據分析。各種原位表征技術具有不同的時間、空間與能量分辨率，可以有針對性地選擇合適的原位表征手段對電池進行研究。例如，原位核磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）通常需要一個小時完成一次掃描，空間分辨率在微米量級，而原位透射電子顯微鏡（transmission electron microscopy，TEM）最快可以不到1ms 就完成一張晶格甚至原子級分辨率的電鏡圖片拍攝，但兩者是從不同方位獲取的信息。

針對固態電池相關的技術、材料、市場及產業等方面的問題，中國粉體網將在昆山舉辦第五屆高比能固態電池關鍵材料技術大會。為致力于固態電池技術開發的企業，科研院校，以及電動車、儲能、特種應用等終端企業提供信息交流的平臺，開展產、學、研合作，共同推動行業發展。屆時，燕山大學唐永福教授將作題為《固態電池界面的跨尺度原位研究》的報告。

專家簡介：

唐永福，燕山大學教授，博士生導師。一直以來，從事固態電池、金屬-空氣電池等儲能器件及其關鍵材料的開發及原位表征等研究。近年來，主持國家自然科學基金、教育部霍英東基金等科研項目10余項，獲得河北省自然科學獎三等獎（排名第一）、河北省“青年拔尖人才”、河北省“三三三”人才等人才項目及榮譽；以第一/通訊作者在Nat. Nanotechnol., Angew. Chem. Int. Ed.（2篇）, Adv. Mater., Energy Environ. Sci., Nano Lett.（3篇）, ACS Nano（3篇）, ACS Energy Lett.（2篇）, Adv. Funct. Mater.（3篇）, Nano Energy（2篇）等期刊發表論文70余篇；論文他引3300余次，h因子為32；申請國家發明專利15項，已授權10項。

參考來源：

戴秋實、唐永福等.石榴石固態電池界面的原子尺度結構冷凍電鏡研究

陸敬予等.原位表征技術在全固態鋰電池中的應用

潘弘毅等.多空間尺度下的金屬鋰負極表征技術

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