科学家揭示了固体锂电池疲劳失效的新机制

同济大学材料科学与工程学院新能源研究所罗巍教授与合作伙伴首次发现了固体锂电池金属锂负极疲劳失效现象，揭示了疲劳失效的新机制，并提出了改善固体电池特性的新策略，以抑制疲劳失效。4月18日，《科学》发表了相关研究。同时，《科学》发表了专题评论，认为“这一成果为固体电池电化学机械疲劳提供了重要联系”。

近年来，随着新能源汽车的蓬勃发展，人们对动力电池的能量密度和安全性提出了更高的要求。锂电池固体化被称为革命性的提高电池安全性和能量密度的解决方案，在世界各地引起了学术界和工业界的极大关注。然而，在固体锂电池的运行过程中，锂枝晶生长导致的电池故障和安全隐患严重阻碍了实际应用。在充分掌握电池故障机制的基础上，迫切需要开发新技术来提高电池性能。

疲劳是金属材料在受循环载荷作用时普遍存在的问题，在极限拉伸强度和应力水平下，这种载荷会导致微裂纹和断裂失效。研究小组发现，金属锂负极在受到可逆剥离/涂层造成的循环机械载荷作用时，出现了疲劳造成的故障，证明疲劳是锂金属的固有特性，在固体锂电池中也遵循经典的疲劳规律。这一发现是对当前固体锂电池故障系统的新认识，加深了对固体锂电池故障过程的理解。

研究小组表示，这一研究结果揭示了固态锂电池循环过程中金属锂疲劳失效的主要原因。同时，提出了通过增加疲劳极限来改变固态锂电池循环稳定性的新策略，对实现下一代长寿命固态锂电池具有重要的指导作用。