相關研究成果北京時間18日凌晨2點在線發(fā)表于國際頂尖學術期刊《科學》(Science)。
近年來，隨著新能源汽車蓬勃發(fā)展，人們對動力電池的能量密度和安全性提出了更高的要求，鋰電池固態(tài)化被認為是提升電池安全和能量密度的革命性解決方案，由此，固態(tài)鋰電池在全球范圍內引起學術界和產業(yè)界的廣泛關注。然而，在固態(tài)鋰電池運行過程中，因鋰枝晶生長引起的電池失效和安全隱患嚴重阻礙了其實際應用，需要在充分掌握電池失效機制的基礎上，開發(fā)提升電池性能的新技術。
疲勞是金屬材料在受到循環(huán)載荷作用時普遍面臨的問題，這種載荷會在遠低于極限拉伸強度的應力水平下誘發(fā)微裂紋和斷裂失效。研究團隊發(fā)現(xiàn)，金屬鋰負極在受到可逆剝離/鍍層引起的循環(huán)機械載荷作用時發(fā)生了由疲勞造成的失效，證明了疲勞是鋰金屬的固有特性，其在固態(tài)鋰電池中也遵循經典的疲勞定律。這一發(fā)現(xiàn)是對固態(tài)鋰電池現(xiàn)有失效機制的新認知，加深了對固態(tài)鋰電池失效過程的理解。
此研究成果不僅揭示了金屬鋰疲勞失效是固態(tài)鋰電池循環(huán)過程中性能劣變的主要原因，同時也提出了通過增加疲勞強度來改善固態(tài)鋰電池循環(huán)穩(wěn)定性的新策略，對實現(xiàn)下一代長壽命固態(tài)鋰電池具有重要的指導意義。
美國國家加速器實驗室杰出科學家、斯坦福電池中心執(zhí)行主任Jagjit Nanda教授和美國橡樹嶺國家實驗室高級研究員Sergiy Kalnaus博士在同期期刊上，對這篇論文進行了專題評述，認為“這一成果提供了固態(tài)電池電化學和機械疲勞之間的重要聯(lián)系”。(完)
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