【会议报告】固态电池界面的跨尺度原位研究

过去三十年间，基于液态电解质与石墨负极的锂离子电池为便携式消费电子与电动汽车等产业的蓬勃发展提供了强劲动力。为满足市场对锂电池能量密度、循环寿命以及安全性等日益增长的需求，基于固体电解质的全固态锂电池近年来吸引了大量的研究兴趣与投资，并得到了迅速发展。然而，高界面阻抗是固态电池实际应用的最大障碍，在原子尺度理解固态电池界面对电池的设计有重要指导意义。

开发高性能全固态锂电池，需要在电池的充放电过程中，从原子到宏观尺度，对电池内部与界面的形貌、结构、成分及化学态等的演化及其机制有深刻的理解。对不同尺度的问题，需要有足够多可以在该尺度上提供足够丰富信息的表征手段，其次要求不同尺度的表征信息能够有机的结合，互相补充、互相佐证。

传统电池表征技术，如扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射、核磁共振等，通常在电池充放电到指定状态后，将电池拆解，然后分别提取电极或固体电解质的部分样品等进行分析。这一过程比较繁琐，它也忽视了电池在拆解与样品分离提取及表征过程中，固体电解质与电极材料及其界面的结构与状态变化等，所获得的实验数据具有一定的不确定性和滞后性。利用传统表征技术可以研究全固态锂电池的初始状态与最终状态，然而对电池是如何从初始状态逐 渐变化到最终状态的过程细节并不清楚，阻碍了对电池机理的深入理解。

现代原位表征技术，通过对运行中的电池进行高时间分辨率的表征，为研究全固态锂电池的运行机制与失效机理等提供多角度实时监测数据分析。各种原位表征技术具有不同的时间、空间与能量分辨率，可以有针对性地选择合适的原位表征手段对电池进行研究。例如，原位核磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）通常需要一个小时完成一次扫描，空间分辨率在微米量级，而原位透射电子显微镜（transmission electron microscopy，TEM）最快可以不到1ms 就完成一张晶格甚至原子级分辨率的电镜图片拍摄，但两者是从不同方位获取的信息。

针对固态电池相关的技术、材料、市场及产业等方面的问题，中国粉体网将在昆山举办第五届高比能固态电池关键材料技术大会。为致力于固态电池技术开发的企业，科研院校，以及电动车、储能、特种应用等终端企业提供信息交流的平台，开展产、学、研合作，共同推动行业发展。届时，燕山大学唐永福教授将作题为《固态电池界面的跨尺度原位研究》的报告。

专家简介：

唐永福，燕山大学教授，博士生导师。一直以来，从事固态电池、金属-空气电池等储能器件及其关键材料的开发及原位表征等研究。近年来，主持国家自然科学基金、教育部霍英东基金等科研项目10余项，获得河北省自然科学奖三等奖（排名第一）、河北省“青年拔尖人才”、河北省“三三三”人才等人才项目及荣誉；以第一/通讯作者在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）等期刊发表论文70余篇；论文他引3300余次，h因子为32；申请国家发明专利15项，已授权10项。

参考来源：

戴秋实、唐永福等.石榴石固态电池界面的原子尺度结构冷冻电镜研究

陆敬予等.原位表征技术在全固态锂电池中的应用

潘弘毅等.多空间尺度下的金属锂负极表征技术

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