离子液体有望在下一代固态锂金属电池中大放异彩

锂离子电池已经变得无处不在，在我们的智能手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车中随处可见。但是，当我们寻找具有更高能量密度的更好的解决方案时，科学家们已经转向了固态锂金属电池。锂金属电池比锂离子电池具有更高的能量密度。它们被认为是电池的未来，可以为大规模的车辆和电网提供动力。

然而，技术问题使固态锂金属电池无法进入环境条件比较苛刻的的应用。其中一个主要问题是电极和固体电解质之间的界面设计。锂离子电池中的电解质通常是液体，高度易燃，构成安全隐患。这就是为什么人们一直在尝试使用固态电解质来代替。然而，电极和固体电解质之间很难实现良好的接触。任何一方的表面如果产生粗糙的情况都会导致高界面电阻，这困扰着电池的性能。已经有一些工作在研究固体电解质的设计，但阴极设计仍然是一个开放的问题。

由东京都立大学Kiyoshi Kanamura教授领导的一个团队一直在开发新的方法，以改善固态锂金属电池中阴极和固态电解质之间的接触。现在，他们已经成功地创造了一种准固态的氧化钴锂（LiCoO2）阴极，其中含有室温的离子液体。离子液体由正离子和负离子组成，它们还可以传输离子。重要的是，它们可以填补阴极/固体电解质界面的微小空隙。随着空隙的填充，界面阻力明显下降。

该团队的方法也带来了其他好处。离子液体不仅具有离子导电性，而且几乎不挥发且通常不易燃。它们对形成阴极的阻碍也很小，使制造过程几乎不受影响。该团队展示了用他们的准固态阴极和固体"石榴石"电解质（指其结构）制成的原型电池，该电池显示出良好的可充电性，在60℃的高温下进行100次充/放电循环后，容量保持率达到80%。进一步的研究还发现，最佳的离子液体含量为11wt%。

但问题仍然存在，比如现在急需找到一种更好的、不容易降解的离子液体。然而，该团队的新范式为固态金属锂电池的研究提供了令人兴奋的新方向，并有可能将其带出实验室，进入我们的生活。