財聯社上海3月7日訊（編輯 黃君芝）在人類追求清潔能源和碳中和的過程中，鋰電（LIB）至關重要。然而，傳統鋰電的電解質是液態的，這導致了一系列的缺點，如耐用性差、容量低，有安全隱患，以及有毒和碳足跡等環境問題，因此它並不太適合電動汽車等應用。
為了解決這些缺點並進一步提高能量密度，全球範圍內的科學家們都在積極開發全固態鋰離子電池（ASS-LIBs）。這種電池採用固體電解質，這使它更安全，還能夠保持更大的功率密度。不過，其電解質-電極界面處具有較高電阻，會降低輸出並阻止快速充電，這影響了這類電池的廣泛應用。
事實上，導致這種高界面電阻的確切原因迄今尚不清楚。但有科學家將其歸因為雙電層（EDL）效應。該過程會產生一層正電荷或負電荷，進而導致相斥電荷以相等的密度在整個電極上累積，從而形成雙層電荷。但實踐中，傳統的電化學方法還無法檢測並測量全固態電池中的EDL。
這一瓶頸在日本東京理科大學（Tokyo University of Science）最近的一項研究中得到了解決。據悉，由Tohru Higuchi副教授領導的科學家們開發出了一種全新方法，可以評估並控制EDL效應。他們的最新研究成果已於近期發表在了《今日材料物理》雜誌上。
具體而言，研究人員採用了全固態氫化金剛石（H-diamond）為基礎的電雙層電晶體（EDLT）進行霍爾測量和脈衝響應測量，以確定EDL充電特性。通過在H-diamond和鋰固體電解質之間插入一納米厚的鈮酸鋰或磷酸鋰中間層，研究小組可以研究EDL效應在這兩層之間界面的電響應。
經測試發現，當在電極/固體電解質界面之間引入某種電解質作為中間層時，EDL效應降低。與鈮酸鋰/H-diamond面相比，磷酸鋰/ H-diamond界面的EDL電容要高得多。
研究人員解釋稱，中間層對EDL充能速度有加速和減速作用。EDLT的電響應時間變化很大，從大約60毫秒（磷酸鋰/H-diamond接口的低速切換）到大約230微秒（鈮酸鋰/ H-diamond接口的高速切換）不等。這使他們能夠在ASS-LIBs中實現載波調製，並改善其充電特性。
Higuchi博士表示，「我們對鋰離子導電層的研究結果，對於控制界面電阻非常重要，並可能在未來實現所有具有優異充放電特性的固態電池。」