金属所科学家揭示全固态锂电池稳定性机制

　　本报讯（沈阳日报、沈报全媒体记者岳雨）近日，记者从中国科学院金属研究所（以下简称金属所）了解到，金属所沈阳材料科学国家研究中心王春阳研究员与美国加州大学尔湾分校忻获麟教授科研团队发展了人工智能辅助的透射电子显微镜技术，揭示了全固态电池中的层状氧化物正极材料原子尺度结构退化路径，发现了与液态电池中完全不同的演化机制，在全固态电池稳定性机理研究方面取得了重要进展。近日，该研究成果以《全固态电池中层状正极化学应力失效的原子尺度起源》为题发表在化学类顶级期刊《美国化学会志》上。

　　高安全性和高能量密度的全固态锂电池有望成为超越液态锂离子电池的下一代电池技术，从而解决困扰新能源汽车的“安全焦虑”和“续航焦虑”。然而，电极材料与固态电解质的界面稳定性一直是困扰固态电池发展的瓶颈。尤其是层状氧化物正极与固态电解质的界面不稳定性会诱发正极材料结构退化，从而造成全固态锂电池的性能急剧衰减。因此，深入认识固态电池中的界面结构演化机制对于高性能全固态电池材料的开发具有重要意义。

　　王春阳介绍，通过将人工智能与先进透射电镜表征技术结合进行研究，发现全固态电池中层状氧化物正极材料中晶格失氧、滑移、碎化共同诱发了层状氧化物的结构退化和失效。该机制是首次在层状氧化物正极材料中被观察到，从而拓展了层状氧化物正极的相变理论，有望为全固态电池的正极与电解质界面优化设计提供重要理论支撑。

　　人工智能与先进透射电镜表征技术结合，为科学家更深入认识材料提供了前所未有的强大手段，近年来已逐渐成为材料电子显微学发展的重要方向。王春阳介绍，在透射电子显微成像中引入人工智能算法，可以实现对原子尺度的晶体结构、缺陷、界面等复杂结构的高精度成像和智能化解析，可显著提高实验效率、加深对材料本质的认识、加速科学发展进程，将在材料基础研究和新材料研发方面发挥重要作用。王春阳认为，人工智能技术与先进表征技术进一步交叉融合，有望推进“先进表征技术驱动的材料研发”成为新的科学研究范式，为推动全球材料科学、能源科学、纳米技术的发展提供新的动力。

　　王春阳近年来长期致力于利用先进透射电子显微学技术解决电池材料中的核心科学问题。他荣获了美国电子显微学会“博后学者奖”，并入选《麻省理工科技评论》“全球35岁以下科技创新35人”中国区榜单。未来，王春阳将带领一支平均年龄不到30岁的科研团队，继续发挥金属所在电子显微学与材料研究方面的优势，围绕全固态锂电池材料的核心科学问题开展基础研究，推进全固态锂电池材料创新与应用。