由加州大学圣地亚哥分校和芝加哥大学领导的一组电池研究人员已经开发出一种新的方法来生产可能改变游戏规则的薄膜固态电解质，称为氮化磷锂(LiPON)。该团队继续在功能电池测试中实施他们的独立版LiPON薄膜，并发现它在零外部压力下促进均匀致密的锂金属电化学沉积，借助内部压缩应力和金播种层。这项工作是由加州大学圣地亚哥分校和芝加哥大学领导的电池研究小组完成的，发表在2023年8月3日的《自然纳米技术》杂志上。
该研究小组由电池研究员兼教授Ying Shirley Meng领导，她同时隶属于芝加哥大学和加州大学圣地亚哥分校。第一作者是Diyi Cheng，他是加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院材料科学与工程专业的博士研究生，目前正在劳伦斯伯克利国家实验室继续他的研究工作。该团队还包括来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室和加州大学伯克利分校的研究人员。
LiPON是一种薄膜固态电解质，可传导锂离子，并显示出与未来锂电池行业广泛的电极材料配对的强大前景。然而，现有的生产LiPON的方法使研究人员无法完全了解这种材料。现在，该团队找到了一种以独立形式生产这种有前途的固态电解质的方法，从而可以更全面地研究LiPON。制造LiPON的新方法也为使用这种固态电解质使锂金属固态电池能够在最小的外部压力下工作打开了大门。
LiPON最初是由橡树岭国家实验室的一组科学家于1992年开发的。尽管在过去的三十年里不断的研究努力，仍然缺乏对LiPON的内在特性及其相关界面的透彻理解，阻碍了LiPON材料的承诺和进步。导致这种困境的几个因素包括:
LiPON是一种非晶材料，通过常规衍射几乎不能提供结构信息sed技术。
LiPON对周围的空气和电子束很敏感，这进一步影响了它的性能定义可用的学习工具。
交付nal LiPON合成是co在固体衬底上感应。这种方法不足以产生co用于光谱测量的不包含信号。
考虑到研究LiPON的已知挑战，该团队开发了一种以独立形式生产LiPON薄膜的新方法。结果是一种灵活透明的独立LiPON (FS-LiPON)薄膜，它与广泛的光谱技术兼容，与基于衍射的技术相比，有更大的机会揭示LiPON的独特特性。这一进展产生了新的见解，在新的自然纳米技术论文中描述了LiPON的界面化学，热性能和机械性能。观点包括:
固态核磁装置纳米测量揭示了锂离子之间界面形成的定量观点tal和LiPON
差示扫描量热法测量显示LiPON的玻璃化转变温度在207摄氏度左右
纳米压痕测量得出LiPON的杨氏模量约为33 GPa
除了收集关于LiPON的新的基本见解外，研究小组还在功能电池测试中实施了新的独立固态电解质版本。该团队报告说，薄膜FS-LiPON在零外部压力下，借助内部压应力和金播种层，促进了均匀致密的锂金属电化学沉积。这一发现为大块固态电池的界面工程提供了有价值的提示。
锂基薄膜电池在可穿戴设备和其他紧凑型电子设备上显示出巨大的市场潜力。Diyi Cheng等人在《自然纳米技术》(Nature Nanotechnology)中描述的FS-LiPON薄膜使界面化学、离子扩散和界面工程的深入讨论成为可能，它揭示了LiPON材料的基础和应用，并可能在许多方面有利于锂固态电池的发展。
“一种独立的氮化磷锂薄膜电解质在没有外部压力的情况下促进均匀致密的锂金属沉积，”发表在《自然纳米技术》上。
更多信息:程迪毅等，一种独立的氮化磷锂薄膜电解质促进无外压均匀致密的金属锂沉积，Nature Nanotechnology(2023)。期刊信息:Nature Nanotechnology(自然纳米技术
由加州大学圣地亚哥分校提供
引用离给我锂电池又近了一步
在最小外部压力下工作的tal电池(2023,8月3日)于2023年8月3日从https://techxplore.com/news/2023-08-closer-lithium-me检索
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