焦耳加热助力全固态电池突破从“副产物”到“增强剂”的神奇转变

导语

在新能源赛道上，全固态电池（ASSBs）正以其卓越的安全性和能量密度成为下一代电池技术的“领跑者”。然而，高镍NCM正极材料表面的Li2CO3残余物，曾被视为性能提升的“绊脚石”。但最近的一项研究不仅颠覆了这一传统认知，还为全固态电池的制造工艺带来了新的启发！焦耳加热技术，作为电池制造中的关键加热手段，也将在这场技术革新中发挥重要作用。

研究亮点

宁波东方理工大学孙学良院士、李晓娜副教授和有研（广东）新材料研究院梁剑文研究员联合开展的研究发现，在卤氧化物固态电解质LAOC（AlOCl–2LiCl）体系中，Li2CO3并非无用的“副产物”，而是可以显著提升电池性能的“增强剂”！这一成果发表于国际知名期刊《Advanced Materials》上，为全固态电池的材料设计和制造工艺带来了全新的思路。

• Li2CO3的三重角色：加速层、缓冲层、阻断层：研究人员发现，Li2CO3可以通过加速锂离子（Li⁺）的交换、改善界面动力学、稳定界面结构等方式，显著提升电池的容量、倍率性能和循环寿命。
• 体系相关性：不能“一刀切”：Li2CO3在不同电解质体系中的表现差异明显，其在卤氧化物体系中的正面作用，证明了材料设计需要精准匹配电解质体系。
• 焦耳加热技术的潜在应用：在全固态电池的制造过程中，焦耳加热技术可以通过精确控制温度，优化电池材料的微观结构，这对于Li2CO3在电池中的作用发挥至关重要。
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图文解析

研究人员通过一系列对比实验证明了Li2CO3在LAOC体系中的独特作用。保留Li2CO3的电池在0.5C倍率下容量高达190.2mAh/g，远超清洗后的样品（仅121.2mAh/g），1000次循环后容量保持率仍达84.6%。而通过DRT分析和固态核磁共振（ssNMR）技术，研究人员深入揭示了Li2CO3加速锂离子交换并构建稳定界面通道的机制（如图1、图2所示）。

此外，研究人员还发现Li2CO3的作用具有广泛的适用性，在其他卤化物电解质体系中也表现出显著的性能提升效果（如图3所示）。这为全固态电池的材料设计提供了宝贵的参考。

总结与展望

这项研究不仅重新定义了Li2CO3在全固态电池中的角色，还为电池材料设计和制造工艺优化提供了新的方向。尤其是在电池制造中，焦耳加热技术可以通过精确的温度控制，优化材料的微观结构，从而充分发挥Li2CO3的增强作用。这对于全固态电池的产业化进程具有重要意义。

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