“美国利用X射线断层摄影术注意固态锂电池内部”

盖乌斯·汽车公司报道，georgia institute of technology (美国佐治亚理工大学的研究小组通过x射线层析技术，关注了固体锂电池在充放电中其材料的内部演化过程。 这项研究得到的详细三维新闻有助于提高固体材料代替现有锂离子电池可燃液体电解质的固体电池的可靠性和性能。

利用乔治亚理工大学设计的定制硬件对固体电池进行充放电(照片来源:佐治亚理工大学) )。

在该现场的原位同时x光CT成像明确了锂/固体电解质界面的电极材料的动态变化是如何决定固体电池的行为的。 研究人员发现，电池工作后，在这个界面上就会出现空的孔，无法进行接触，这也是电池单元故障的首要原因。

目前，锂离子电池广泛用于移动电子设备、电动汽车等，该电池依赖于液体电解质，在电池的充放电循环中离子在电极之间来回移动。 这样的液体被电极均匀地覆盖，可以使离子自由移动。

飞速发展的固体电池技术使用的是固体电解质，这种电解质可以提高未来电池的能量密度和安全性。 但是，从电极中去除锂后，会在界面上出现空的孔，影响电池的可靠性，限制电池的采用寿命。

研究人员说:“为了处理这个问题，可以考虑用不同的沉积工艺建立结构化界面，在电池的充放电中保持接触。 仔细控制和构建这种接口结构对未来固体电池的开发至关重要，我们的研究成果也有助于该接口的设计。 ”

通过x射线断层摄影重建的电池内锂/固体电解质界面的3d视图(照片来源:乔治亚理工大学) ) ) )。

乔治亚理工大学的研究小组在论文第一作者兼研究生jack lewis的指导下，制作了宽约2厘米的定制测试单元，是芝加哥附近美国能源部办公室阿尔冈纳国立实验室( argonne national laboratory )的同步设施——先进光子 该小组的4名成员通过5天的密集实验研究了电池结构的变化。

研究人员表示，“该装置可以从不同的方向拍摄照片，使用计算机算法进行重构，提供电池随时间推移呈现的3d图像。 我们在电池充放电的过程中，将电池的变化图像化，使电池运转时的内部变化可视化。 ”

由于锂很轻，用x射线成像非常困难，需要特殊设计的测试单元。 阿尔贡国家实验室使用的技术和医学计算机断层扫描( ct )很相似，但不是给人拍照，而是给电池拍照。

但是，由于测试有限，研究人员只能关注电池在单次充放电循环中的结构变化。 在未来的研究中，我们希望注意到多个循环中的变化，注意到空孔的形成和空孔的填充是否适应。 研究人员认为该研究成果可能适用于其他电解质设计配方，该特征技术可以用于获取其他电池工艺的新闻。

虽然电动汽车的电池在15万英里的寿命内必须能够承受至少1000次的充放电循环，但用锂金属电极制作的固体电池能够以特定的尺寸提供越来越多的能量。 但是，除非固体电池的采用寿命与现有电池相等，否则其特点仍然无法超过现有电池技术。

研究人员说:“我们对固体电池技术的快速发展前景非常兴奋，在这个行业可以实现巨大的商业和科学效益，而且这项研究得到的新闻可以促进这项技术更广泛的商业应用。”