图. 太阳能光热全固态锂空气电池的结构示意图（左）和模拟太阳光辐照下的基于等离激元空气极的全固态锂-空气电池表面光诱导热分布（右）

　　近日，南京大学宋虎成副研究员和徐骏教授、何平教授与周豪慎教授团队合作，提出用太阳能光热电池（Solar Photothermal Battery, SPTB）技术来解决全固态锂电池在低温下的电荷传输和存储问题。研究成果以“太阳能驱动的全固态锂空气电池在超低温下运行（Solar-driven all-solid-state lithium–air batteries operating at extreme low temperatures）”为题，发表在《能源与环境科学》期刊上（Energy & Environmental Science, 2020, DOI: 10.1039/c9ee04039k）。

　　动力电池是新能源汽车不可或缺的组件。近年来，由于短路造成的起火、燃烧等安全问题一直是新能源汽车发展道路上的“绊脚石”。相比于传统的基于液态电解质的锂离子电池，全固态金属锂电池具有高比能、安全、宽操作温度及电化学窗口等优势，是解决动力电池安全问题的有效途径之一。然而，固态电解质、电解质界面及电极材料中离子传输低，使得全固态锂电池难以在零摄氏度以下有效工作，这成为其推广应用的瓶颈。

　　针对这一挑战，该科研团队在前期太阳能光热转换和全固态锂离子电池研究的基础上，提出采用SPTB技术实现在超低温下高效工作的全固态锂-空气电池的方法。设计了具有等离激元效应的空气正极来高效俘获太阳光，并将其转换成热来提高电池在超低温下的电荷传输和存储效能。测试结果表明，在光辐照过程中，光诱导的热有效提高了电荷在电解质/电极材料中的传输及存储，即使在超低温（-73 ℃）下，电池的阻抗比原有技术降低了两个数量级。同时，该电池在-73℃下能释放~3600 mAh g^-1的容量，并在室温和-73 ℃下均表现出优异的循环性能。

　　项目工作为研制宽温度范围的高密度固态电池提供了新的技术路径，为动力电池的发展开辟了新思路。

　　（摘自国家自然科学基金委）