盖世汽车讯 据外媒报道，由加州大学圣地亚哥分校（University of California San Diego）和芝加哥大学（University of California San Diego）领导的电池研究团队开发出新方法生产创新型薄膜固态电解质，即锂磷氮氧化物（LiPON）。

图片来源：加州大学圣地亚哥分校

该团队还在功能电池测试中应用独立式LiPON薄膜，结果发现它在零外部压力下，借助内部压应力和金籽晶层，可促进均匀致密的锂金属电化学沉积。相关研究已发表于期刊《Nature Nanotechnology》。该研究团队由芝加哥大学和加州大学圣地亚哥分校的电池研究员Ying Shirley Meng教授领导。

LiPON是一种薄膜固态电解质，可传导锂离子，并可与未来锂电池行业的各种电极材料匹配。然而，现有的LiPON生产方法阻碍了研究人员充分了解这种材料。目前，该团队找到新方法来生产这种有前景的独立式固态电解质，从而可以对LiPON进行更全面的研究。通过该新方法，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。

LiPON挑战

LiPON最初由橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）的科学家于1992年开发。尽管过去三十年来不断进行研究，但人们对LiPON的内在特性及其相关接口仍然缺乏透彻的了解，阻碍了其前景和发展LiPON材料。导致这种困境的几个因素包括：LiPON是一种非晶材料，通过常规的基于衍射的技术几乎无法提供结构信息；LiPON对环境空气和电子束敏感，进一步限制了可用的研究工具；传统的LiPON合成是在固体基底上进行的。这种方法不足以生成用于光谱测量的决定性信号。

图片来源：加州大学圣地亚哥分校

LiPON生产新方法带来新见解

鉴于研究LiPON所面临的已知挑战，该团队开发以独立形式生产LiPON薄膜的新方法。其结果是一种灵活、透明的独立式LiPON（FS-LiPON）薄膜，它与多种光谱技术兼容。与基于衍射的技术相比，这些技术更有可能揭示LiPON的独特特性。这一进展产生了新的见解，包括：固态核磁共振测量揭示了锂金属和LiPON之间界面形成的定量视图；差示扫描量热法测量显示LiPON的玻璃化转变温度约为207℃；纳米压痕测量得出LiPON的杨氏模量约为33 GPa。

零外压下均匀致密的锂金属沉积

除了收集有关LiPON的新基本见解外，研究团队还在功能电池测试中实施了新型独立式固态电解质。研究小组报告称，借助内部压应力和金籽晶层，薄膜FS-LiPON在零外部压力下促进均匀致密的锂金属电化学沉积。这一发现为散装固态电池的界面工程提供了有价值的提示。