國際研究小組開發(fā)了一種鋰過量型釩系氧化物材料，并明確了該材料具有高容量,，且在充放電過程中晶格體積不變,。此外，通過將本材料與硫化物系固體電解質(zhì)組合,，證明了即使經(jīng)過400次循環(huán)其特性也不會劣化,。本研究抑制了一直阻礙全固態(tài)電池實用化的晶格體積變化，有望推動超長壽命且高能量密度的全固態(tài)鋰離子電池的實用化,。

鋰離子蓄電池的市場正在迅速擴(kuò)大,，因此以進(jìn)一步提高電池能量密度為目標(biāo)的研發(fā)也日趨活躍,。此外,，用固體電解質(zhì)取代鋰離子電池電解液的全固態(tài)電池的實用化備受期待。全固態(tài)電池有望成為具有可快速充電且能量密度高,、壽命長等諸多優(yōu)勢的理想電池,，因此世界各國都在競相研發(fā)。然而,，一般的電池材料在充放電過程中會發(fā)生氧化還原反應(yīng)以及鋰的插入和脫嵌,，導(dǎo)致晶格體積發(fā)生較大變化，難以在固體電池材料和固體電解質(zhì)之間形成穩(wěn)定的界面,。為了解決這一問題,，需要對電池施加非常大的圍壓,，而這是電池輕量化和實用型全固態(tài)電池開發(fā)的課題之一。在充放電過程中晶格體積不變的材料可以解決這些問題,，對于全固態(tài)電池實用化十分重要,。

本研究成果是由研究小組自主研發(fā)的具有巖鹽型結(jié)構(gòu)的鋰過量釩系正極材料（Li_8/7Ti_2/7V_4/7O₂），與傳統(tǒng)的鈷鎳系材料相比,，具有高容量,，并且在充放電過程中晶格體積不變。大型同步輻射裝置SPring-8的BL04B2和BL19B2也證實了這一特征,，即通過采用三維巖鹽型結(jié)構(gòu)而非二維層狀結(jié)構(gòu),，以及平衡鋰脫嵌引起的晶格體積收縮和釩離子在固體中移動引起的晶格膨脹來實現(xiàn)。此外,，實際制作了使用硫化物固體電解質(zhì)的全固態(tài)電池,，確認(rèn)可以實現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)層狀材料的循環(huán)壽命，即使在400次循環(huán)后電池特性也不會劣化,。隨著未來研究的推進(jìn),，有望開發(fā)出實用型全固態(tài)電池。

世界各國都在推進(jìn)脫碳社會的實現(xiàn),。為此,，利用太陽能和風(fēng)能等自然能源，提高電動汽車性能必不可少,，因此需要開發(fā)可快速充電且能量密度高,、壽命長的全固態(tài)電池。開發(fā)這種全固態(tài)電池的關(guān)鍵材料是具有高離子電導(dǎo)率的固體電解質(zhì),，以及在充放電過程中體積不變的電極材料,。鋰過量釩系正極材料（Li_8/7Ti_2/7V_4/7O₂）的發(fā)現(xiàn)是實現(xiàn)全固態(tài)電池實用化的重要一步。

本研究發(fā)現(xiàn)了一種無序巖鹽型鋰過量釩系材料,，并確立了抑制晶格體積的新型電池反應(yīng)的基礎(chǔ)理論,。通過這一基礎(chǔ)理論的應(yīng)用，未來有望進(jìn)一步進(jìn)行材料開發(fā),，實現(xiàn)包括全固態(tài)電池在內(nèi)的新一代鋰離子蓄電池,。

翻譯：李釋云

審校：李   涵

通稿：李   涵