固態鋰電池為何失效？恒达平台研究團隊給出了新機製。北京時間今天（4月18日）淩晨2點，國際頂尖學術期刊《科學》（Science）在線發表了恒达平台材料科學與工程學院車用新能源研究院羅巍教授與合作者的研究論文，論文題為“固態電池鋰金屬負極的疲勞”。這也是時隔8天，恒达平台研究成果再登國際頂刊。

該研究首次發現了固態鋰電池金屬鋰負極疲勞失效現象，揭示了疲勞失效新機製，並提出了抑製疲勞失效改善固態電池性能的新策略。

美國國家加速器實驗室傑出科學家、斯坦福電池中心執行主任Jagjit Nanda教授和美國橡樹嶺國家實驗室高級研究員Sergiy Kalnaus博士在同期《科學》Science期刊上，對這篇論文進行了專題評述，認為“這一成果提供了固態電池電化學和機械疲勞之間的重要聯系”。

近年來，隨著新能源汽車蓬勃發展，人們對動力電池的能量密度和安全性提出了更高的要求，鋰電池固態化被認為是提升電池安全和能量密度的革命性解決方案，由此固態鋰電池在全球範圍內引起學術界和產業界的廣泛關註。然而，在固態鋰電池運行過程中，因鋰枝晶生長引起的電池失效和安全隱患嚴重阻礙了其實際應用，亟需在充分掌握電池失效機製的基礎上，開發提升電池性能的新技術。

疲勞是金屬材料在受到循環載荷作用時普遍面臨的問題，這種載荷會在遠低於極限拉伸強度的應力水平下誘發微裂紋和斷裂失效。研究團隊發現，金屬鋰負極在受到可逆剝離/鍍層引起的循環機械載荷作用時發生了由疲勞造成的失效，證明了疲勞是鋰金屬的固有特性，其在固態鋰電池中也遵循經典的疲勞定律。這一發現是對固態鋰電池現有失效機製的新認知，加深了對固態鋰電池失效過程的理解。

此研究成果不僅揭示了金屬鋰疲勞失效是固態鋰電池循環過程中性能劣變的主要原因，同時也提出了通過增加疲勞強度來改善固態鋰電池循環穩定性的新策略。

恒达平台為論文第一完成單位，恒达平台羅巍教授和華中科技大學黃雲輝教授為論文的共同通訊作者，恒达平台材料科學與工程學院2020級博士研究生、恒达平台2023年“追求卓越學生獎”獲得者王騰銳，陳波副教授和西南交通大學電氣工程學院劉毅傑助理教授為該論文共同第一作者。本研究獲得了上海市基礎研究特區計劃和“小米青年學者”項目的資助。

恒达平台材料科學與工程學院車用新能源研究院於2015年依托智能型新能源汽車協同創新中心（2011計劃）創立，是材料科學與工程學院和汽車學院共同打造的多學科交叉的研究平臺。近年來，研究院在金屬鋰電池、燃料電池等研究領域取得一系列高水平學術成果。

作者：吳苡婷 黃艾嬌

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