近日，東京工業大學發表與東北大學、產業技術總合研究所、日本工業大學組成的共同研究團隊成功地讓全固態電池的容量予以倍增。研究團隊通過對電極與固體電解質之間的界面不純物的控制，促進離子自發性地移動，最終使電極材料中可含有2倍的鋰離子。

研究團隊制作了成長了磊晶(Epitaxial Growth)的LiNi_0.5Mn_1.5O₄薄膜，并在上面成膜Li₃PO₄固體電解質，將鋰做為負極蒸鍍上去，從而制作出擁有不含不純物質的干凈電極/電解質界面的全固態電池。結果顯示，Li₂Ni_0.5Mn_1.5O₄為放電狀態、Li₀Ni_0.5Mn_1.5O₄為充電狀態，成功地達到了50次的穩定充放電動作。該電池以4.7V與2.8V動作時，與既有使用LiNi_0.5Mn_1.5O₄的電池相比，容量達到了前者的2倍

LiNi_0.5Mn_1.5O₄全固態電池充放電測定結果

另一方面，在電極/電解質界面混入不純物質后進行對照實驗，則發現完全無法觀測到充放電動作。由此可知不含有不純物質的干凈界面是實現電池高容量化的重要關鍵。

此外，在制作了LiNi_0.5Mn_1.5O₄的磊晶薄膜后，將Li₃PO₄固體電解質堆積上去，鋰離子自發性地從Li₃PO₄移動到LiNi_0.5Mn_1.5O₄。利用X光繞射量測法調查結晶構造后，確認LiNi_0.5Mn_1.5O₄薄膜的界面附近不均一地形成了Li₂Ni_0.5Mn_1.5O₄。

在固體電解質上面堆積鋰電極，制作成電池后，鋰離子更進一步地發生自發性移動，LiNi_0.5Mn_1.5O₄磊晶薄膜完全變成Li₂Ni_0.5Mn_1.5O₄磊晶薄膜。此現象是因為形成不含有不純物質的干凈界面，促使鋰離子順利、平穩地從固體電解質端移動到LiNi_0.5Mn_1.5O₄端。利用新技術達成了電池容量倍增的成果，藉此將可望進一步推動全固態電池實用化開發。

來源：材料世界網