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高频电化学阻抗谱分析技术：助力未来出行

2024年3月11日

文章

受环球环境和经济因素的影响，电动汽车市场正在迅速增长。随着电动汽车逐渐成为主流，电池技术的发展对于满足储能需求至关重要。固态电池（SSB）成为一种前景广阔的技术。固态电池的电化学特征描述可能比较困难，但通过使用高频率（高达 10 MHz）的电化学阻抗光谱（EIS），可以更容易地捕捉到电化学快速过程。

Battery charging status interface on electric vehicle

概述

与传统燃油汽车相比，电动汽车的直接排放为零，燃料成本更低。2023 年，环球电动汽车销量达到 1360 万辆，预计在不久的将来这一数字将大幅上升[1,2]。

电动汽车的电池必须储存更多的能量，同时还要比现有技术更安全、更小、更轻、更便宜。能量密度的提高尤为重要，因为电池组是电动汽车中非常重、非常昂贵的部件之一。电池性能的提高将决定电动汽车的发展，促使行驶里程和购买价格方面可与燃油汽车媲美。

正如上一篇博文所讨论的，固态电池 (SSB) 有可能成为锂离子电池 (LIB) 的理想替代品。固态电池使用固态电解质材料而不是易燃的液态电解质来提供更高的能量密度，有助于推动电动汽车的大规模应用。与锂离子电池相比，固体电解质固有的韧性大大降低了短路起火的风险，有助于提高安全性。此外，固态电解质通常比液态电解质具有更高的化学稳定性和热稳定性，可减少降解和枝晶的形成。

尽管 SSB 技术仍处于研发阶段[3]，但它在提高电池性能方面大有可为。这包括允许更高的电压、更长的电池寿命和更快的充电能力。然而，要开发出在室温下能像液体一样有效传导离子的固体电解质，仍然面临着巨大的挑战。

尽管固态电池潜力巨大，但它们在阴极和电解质复合材料的界面上会遇到接触问题（图 1，右）。这些 "固-固 "界面对电池内离子和电子的高效流动提出了挑战。