突破性科技：更安全、更高效的固態電池即將問世

密蘇裡大學的研究團隊正致力於透過結合先進成像技術與超薄塗層，來提升固態電池的效能。從電動車到無線耳機，傳統的鋰離子電池以其快速充電和高能量儲存能力，成為我們日常生活中不可或缺的能源來源。然而，這些電池依賴液態電解質，一旦受損或過熱，便可能引發火災。

密蘇裡大學的研究人員可能已經找到解決方案。助理教授Matthias Young及其團隊正在探索使用固態電解質來取代液態或凝膠電解質，以開發出更安全且更節能的固態電池。Young教授在密蘇裡大學的工程學院和文理學院均有任職，他指出，當固態電解質與陰極接觸時，會產生反應並形成一個約100奈米厚的介面層，這個厚度僅為人類頭髮寬度的千分之一。然而，這層介面會阻礙鋰離子和電子的自由移動，增加電阻並影響電池效能。

固態電池的這一問題及其解決方法，已經困擾科學家超過十年。Young的團隊透過深入理解問題的根源，使用四維掃描透射電子顯微鏡（4D STEM）來觀察電池的原子結構，而無需拆解電池，這在該領域是一項革命性的突破。這一新穎的過程使他們能夠深入瞭解電池內部的化學反應，最終確定介面層是問題的癥結所在。

Young的實驗室專注於透過氧化分子層沉積（oMLD）過程形成的薄膜。現在，他計劃測試實驗室的薄膜材料是否能夠形成保護塗層，以防止固態電解質和陰極材料之間的反應。這些塗層需要足夠薄以防止反應，但又不能太厚以至於阻礙鋰離子的流動。Young表示，他們的目標是保持固態電解質和陰極材料的高效能特性，並在不犧牲效能的前提下，使這些材料能夠共同使用。

這種在奈米尺度上精心設計的方法，將有助於確保這些材料能夠無縫協作，使固態電池的實現更進一步。相關研究已發表於《Advanced Energy Materials》期刊，題為《Understanding Cathode–Electrolyte Interphase Formation in Solid State Li-Ion Batteries via 4D-STEM》。