日本东京工业大学（Tokyo Tech）、东北大学、国立先进工业科学技术研究院（AIST）和日本工业大学的科学家们通过实验证明，清洁的电解液/电极界面是实现高容量固态锂电池的关键。他们的发现为改进电池设计铺平了道路，提升了移动设备和电动汽车的容量、稳定性和安全性。

液态锂离子电池无处不在，在大多数日常移动设备中都能找到。虽然它们拥有相当多的优势，但液态电池也存在显著的风险。近年来这一点越来越受到人们的关注，因为曾有多次报道称智能手机因设计错误导致电池液态电解液泄漏而起火。

考虑到如制造成本、耐久性和容量等其它缺点，科学家开始着眼一种不同的技术：固态锂电池（SSLB）。固态锂电池由固态电极和固态电解质组成，在充、放电过程中交换锂（Li）离子。更高的能量密度和安全性使固态锂电池成为非常强大的能源。

然而，仍有许多技术挑战阻碍了固态锂电池的商业化。研究人员为此进行了一系列实验，获得的深刻见解可以将固态锂电池的性能提升一个水平。领导这项研究的东京工业大学Taro Hitosugi教授解释了他们的动机：“LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO）是一种富有前景的固态锂电池正极材料，因为它可以产生相对较高的电压。在这项研究中，我们证明了电池可以在2.9 V和4.7 V下运行，同时实现了大容量、稳定循环和电解质/电极界面的低电阻。”

之前的研究提示，在基于LNMO的固态锂电池中，干净的电解质/电极界面对于实现低界面电阻和快速充电至关重要。科学家们还注意到，Li离子在制备过程中自发地从Li3PO4（LPO）电解液迁移到LNMO层，在LNMO中形成Li2Ni0.5Mn1.5O4（L2NMO）相态，其分布未知，且对电池性能有影响。

研究小组分析了Li0Ni0.5Mn1.5O4 （L0NMO）和L2NMO相态之间在充、放电过程中晶体结构的变化，从而研究出L2NMO相态的情况。他们还研究了真空制备的干净LPO/LNMO界面上L2NMO的初始分布，以及电极厚度的影响。

引人注目的是，在固态锂电池充、放电的过程中，干净的界面有利于Li的插入和脱插。因此，界面干净的固态锂电池的容量是常规LNMO电池的两倍。此外，这项研究还首次发现了固态锂电池中L0NMO和L2NMO相态之间存在稳定的可逆反应。

日本东北大学助理教授、该研究的主要作者Hideyuki Kawasoko说：“我们的研究结果表明，形成无污染、清洁的LPO/LNMO界面是提高固态锂电池容量的关键，同时可确保快速充电时的低界面电阻。”

除了移动设备，固态锂电池还可以在电动汽车上占有一席之地，因为电动汽车的成本和电池耐久性是广泛商业化的主要障碍。这项研究的结果为未来的固态锂电池设计提供了重要的见解，并为从化石燃料向更环保的交通运输方式过渡铺平了道路。请密切关注固态锂电池时代的到来！