我的新闻

热烈祝贺课题组团队与清华大学化工系张强老师，赵辰孜老师团队合作发表“降低固态锂金属电池中的外部压力”综述，相关成果发表于《Advanced Energy Materials》！

论文题目——Reducing External Pressure Demands in Solid-State Lithium Metal Batteries: Multi-Scale Strategies and Future Pathways

文章首先指出，外部压力可分为制备压力（10–500 MPa）和堆叠压力（0.1–10 MPa），前者主要用于材料制备过程中致密化电极和固态电解质（SSEs）结构，后者则用于维持电池运行过程中动态界面的稳定性。在原子尺度上，外部压力通过优化晶格结构、减少晶格畸变和降低离子迁移能垒，显著提升了离子和电子的传输效率。例如，在复合正极中，适当的制备压力可增强活性材料与SSEs之间的接触，减少界面空隙，从而提高离子电导率。然而，过高的压力可能导致正极颗粒破裂，反而降低电池性能。

在微观尺度上，外部压力对电极/电解质界面的稳定性和锂沉积/剥离行为具有重要影响。适当的堆叠压力能够促进锂金属的蠕变行为，填充界面空隙，抑制锂枝晶的生长。此外，压力还能调控固态电解质界面（SEI）的化学组成，促进形成富含无机物的致密SEI层，进一步提升界面稳定性。然而，压力过高可能导致锂金属蠕变进入SSEs的孔隙中，引发短路风险。

在宏观尺度上，外部压力的应用对于实现大面积电极的均匀接触和工业化生产至关重要。动态压力耦合技术，如原位压力监测和自适应压力控制系统，能够实时调节压力以应对电池运行过程中的内部应力变化。例如，采用等静压软包电池支架（IPCHs）可在1–5 MPa范围内实现均匀压力控制，显著提升电池的循环稳定性和容量保持率。此外，干法电极制备工艺和卷对卷（R2R）层压技术等工业化方法，也为外部压力的规模化应用提供了可行路径。

文章还展望了未来智能压力管理系统的发展方向，包括结合机器学习算法实现实时压力调节、开发具有梯度力学性能的SSEs材料、以及利用原位表征技术深入解析压力与界面化学之间的动态关系。这些创新策略将有助于实现低压力甚至无压力下高性能SSLMBs的制备，推动其在电动汽车、航空航天和电网储能等领域的广泛应用。

1、系统阐述了外部压力在原子、微观和宏观尺度下对SSLMBs界面稳定性、离子传输和锂沉积行为的调控机制，揭示了压力与内部应力的动态耦合关系。

2、提出了制备压力与堆叠压力的协同优化策略，通过材料设计与工艺创新实现低压力下高性能电池的制备，推动其工业化应用。

3、展望了智能压力管理系统与机器学习、原位表征等前沿技术的融合，为下一代低压力、高能量密度SSLMBs的开发提供了新路径。

外部压力作为多尺度调控工具，在提升SSLMBs界面稳定性、抑制锂枝晶和优化离子传输方面具有关键作用。通过制备压力与堆叠压力的协同作用，可实现电极/电解质界面的紧密接触与动态稳定。未来，结合智能压力管理、材料结构设计与原位表征技术，将推动低压力甚至无压力下高能量密度、长循环寿命SSLMBs的实现，加速其在电动汽车与电网储能中的商业化应用。