固态锂二次电池关键材料中的空间电荷层效应:原理和展望

摘要

空间电荷层效应源于两相界面电化学势平衡的热力学要求,最初被用于解释复合离子导体中离子电导率的显著增大现象,后来在更多的体系中得到应用和发展,并且不但可以定性而且可以定量地解释多种离子的界面输运行为.特别是在纳米尺寸体系中,体相效应大大减小,界面空间电荷层效应更为显著的增加,利用这一效应不仅可以调控电导的大小,还可以设计构筑具有奇异特性的人工导体.目前,固态锂二次电池的研究受到关注,其中电解质/电极界面或复合电极内部界面可能存在的空间电荷层效应也引起越来越多的重视.本文首先基于两相界面的缺陷化学,从热力学基础角度讨论了空间电荷层产生的原理,评述了典型导电体系中存在的空间电荷层效应及其对宏观性能的影响.在此基础上,探讨了固态锂二次电池中的空间电荷层效应、有关的表征方法,以及利用空间电荷层提高电池性能的可能.