固态电池陶瓷电解质与锂负极界面的电化学力学失效行为

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PDF (英语)
已出版: 2026-05-21
##doi.readerDisplayName##: https://doi.org/10.70088/fpt7ge36
关键词:
固态电池, 界面失效, 电化学力学, 锂负极, 陶瓷电解质

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少锋 毕
九江学院，江西九江

摘要

固态电池中陶瓷电解质与锂负极界面的失效行为兼具电化学与力学双重耦合特征，是制约其循环稳定性的核心瓶颈。本研究通过原位电化学-力学协同表征平台，系统解析界面接触退化、锂枝晶穿透及局部应力累积的动态演化过程。实验发现，在0.1--1.0 mA/cm²电流密度下，界面接触电阻增长速率与循环圈数呈非线性幂律关系；当界面法向应力超过85 MPa时，LLZO基电解质发生微裂纹萌生，伴随锂沉积形态由致密层状向尖端柱状突变。进一步结合界面能垒建模与断裂力学分析，揭示了电荷转移活化能升高与晶界滑移能降低之间的竞争机制。研究成果为设计抗界面失效的梯度化电解质结构提供了定量力学边界与电化学窗口。

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期次

卷 3 期 1 (2026)

栏目

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固态电池陶瓷电解质与锂负极界面的电化学力学失效行为. (2026). 工程技术学报, 3(1), 32-38. https://doi.org/10.70088/fpt7ge36

参考

[1] 陈彬, 王昊, 闫勇, 林明翔, 胡飞, 詹元杰, 陈宇阳, 赵俊年, 武怿达, 俞海龙, 刘燕燕, 贲留斌, 黄学杰. 锂电池百篇论文点评（2015.10.1---2015.11.30）[J]. 储能科学与技术, 2016, 5(1): 18--30.

[2] 陈宇阳, 胡飞, 詹元杰, 陈彬, 王昊, 闫勇, 林明翔, 徐凯琪, 贲留斌, 刘燕燕, 黄学杰. 锂电池百篇论文点评（2015.2.1---2015.3.31）[J]. 储能科学与技术, 2015, 4(3): 248--259.

[3] Lu Y, Zhao C-Z, Hu J-K, Sun S, Yuan H, Fu Z-H, Chen X, Huang J-Q, Ouyang M, Zhang Q. The void formation behaviors in working solid-state Li metal batteries[J]. Science Advances, 2022, 8(45): eadd0510.

[4] 胡飞, 林明翔, 徐凯琪, 闫勇, 王昊, 陈彬, 詹元杰, 陈宇阳, 贲留斌, 刘燕燕, 黄学杰. 锂电池百篇论文点评（2015.4.1---2015.5.31）[J]. 储能科学与技术, 2015, 4(4): 353--364.

[5] Bucci G, Swamy T, Chiang Y-M, Carter W C. Modeling of internal mechanical failure of all-solid-state batteries during electrochemical cycling, and implications for battery design[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2017, 5(36): 19422--19430.

[6] 王昊, 徐凯琪, 林明翔, 唐代春, 孙洋, 闫勇, 陈彬, 胡飞, 詹元杰, 陈宇阳, 贲留斌, 刘燕燕, 黄学杰. 锂电池百篇论文点评(2014.8.1--2014.9.30)[J]. 储能科学与技术, 2014, 3(6): 629--641.

[7] Zhou L, Minafra N, Zeier W G, Nazar L F. Innovative Approaches to Li-Argyrodite Solid Electrolytes for All-Solid-State Lithium Batteries[J]. Accounts of Chemical Research, 2021, 54(12): 2717--2728.

[8] Kalnaus S, Dudney N J, Westover A S, Herbert E, Hackney S. Solid-state batteries: The critical role of mechanics[J]. Science, 2023, 381(6664): eabg5998.

[9] 孙荣泽, 赵宁, 郭向欣. 面向锂空气电池的同步辐射X射线多尺度成像：从气-液-固界面到固-固界面（特邀）[J]. 激光与光电子学进展, 2025, 62(24): 2434009.

[10] 张真硕. 掺硼铌石榴石型固体电解质的制备工艺优化及电化学性能研究[J]. 材料科学, 2025, 15(04): 784--795.

[11] 周德浩, 孟佰志, 胡文文, 吴微微, 于闯. 全固态电池中多物理场耦合研究进展：多尺度建模与原位表征[J]. 中国科学：化学, 2026.

[12] 李泓. 锂离子电池基础科学问题（XV）------总结和展望[J]. 储能科学与技术, 2015, 4(3): 306--318.