柏林Helmholtz-Zentrum中心（HZB）最近进行的一项研究发现，与传统的锂离子电池相比，固态锂硫电池有可能提供更高的能量密度和安全性。

然而，这项研究的结果揭示了固态电池发展的一个重大瓶颈。研究结果表明，正极复合材料中缓慢的离子传输是一个主要限制因素。

(相关资料图)

锂离子电池在复合阴极内传输缓慢，因而锂离子电池的充放电机制也是缓慢的。现在的挑战是找到改善阴极复合材料内离子输送速率的方法。

研究人员重点指出，如果没有实现阴极复合材料内反应的直接可视，这种效应就不会被人们注意到，而这种效应对固态电池的发展很重要。

研究方法

为了观察固态锂硫电池中锂离子在阳极和阴极之间的运动，研究人员设计出一种专门的电池。

然而，使用X射线方式检测锂颇具挑战。

为了解决这个问题，物理学家Robert Bradbury和Ingo Manke使用了中子射线摄影和中子断层扫描方法。

对锂来说，这些方法高度敏感，可以对样品池进行检查。研究涉及Giessen (JLU), Braunschweig (TUBS)和Jülich (FZJ).等多个小组之间的合作。

Bradbury称，使用中子射线照相术可以直接观察锂离子，从而更好地了解电池性能的局限性。

operando中子射线照相数据显示，复合阴极有一个锂离子传播的反应面，证实了有效离子低电导率对电池性能的负面影响。

3D中子断层扫描图像还显示，在充电过程中，被捕获的锂集中在集电体附近，这降低了电池的容量，因为在充电时，并不是所有的锂都被输送回来。

研究人员指出，观察到的电池中的锂分布与基于多孔电极理论的模型是高度一致的。

研究人员解释称，模型中的电子和离子电导率条件与从中子成像中获得的数据非常吻合，表明了模型的准确性。

2023年3月，HZB的研究人员发现，由金属卤化物钙钛矿制成的太阳能电池实现了很高的效率，可用液体油墨生产，只需很少的能量输入。

英国威尔士Swansea大学的研究人员最近研制出一种低成本、可扩展的碳墨配方，这种配方能够释放出大规模制造钙钛矿太阳能电池的潜力。

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