固态电池失效机制研究

黄建宇 教授

2026年6月25日 15:00

固态电池具有高能量密度和高安全性的潜力，是下一代储能技术的重要发展方向。然而，固态电池在循环过程中仍面临界面阻抗升高、锂枝晶生长、固态电解质开裂粉化、界面副反应和容量快速衰减等关键问题，其失效过程涉及复杂的化学、力学和电化学耦合作用。针对固态电池界面结构难以原位、真实表征的挑战，我们发展了冷冻聚焦离子束制样、冷冻转移和低剂量冷冻透射电镜等先进表征方法，实现了对空气敏感、束流敏感电池界面的高保真纳米/原子尺度观察。相关研究聚焦锂金属负极/固态电解质、复合正极/硫化物电解质等关键界面，揭示了界面反应层形成、局部应力积累、离子/电子输运不均匀与结构损伤之间的内在关联，阐明了固态电池短路、容量衰减和循环寿命下降的微观机制。该研究不仅为理解固态电池失效本质提供了直接实验证据，也为界面稳定化设计、高性能固态电解质开发和长寿命全固态电池构筑提供了重要指导。

黄建宇，燕山大学特聘教授，湘潭大学新能源研究院首席科学家，博士生导师，国家级特聘教授，国务院特殊津贴专家。长期以透射电子显微学为核心研究手段，围绕纳米能源材料、纳米力学、锂离子电池和固态电池开展原位与冷冻电镜研究。其在国际上率先研制出可在高真空透射电镜环境下工作的锂电池，发展了原子尺度实时观测锂离子电池充放电过程的新技术，开创了原位纳米尺度电化学研究新方向，近年来，他进一步面向固态电池、锂金属负极和电极/电解质界面等关键问题，发展低剂量冷冻透射电镜等表征方法，为揭示电池材料在服役过程中的结构演化、界面反应和失效机制提供了重要技术支撑。已发表SCI论文300余篇，包括Science、 Nature、Nature Nanotechnology、Nature Communications、 Physical Review Letters，他引次数超40000次，H指数109，在国际欧美直播 会议做特邀、邀请报告100余次，在原位电子显微学和能源材料表征领域具有重要国际影响力。

撰写：杨婷婷

排版：陈仕发

一审一校：任露洋

二审二校：马将

三审三校：郑纯