固态锂金属电池梯度界面的多尺度建模与实验关联研究

【编辑推荐】固态锂金属电池(SSLMBs)面临界面不稳定的关键挑战。研究人员通过建立FiPy扩散模拟与PyBaMM电池模型耦合的多尺度框架，首次实现从Li–LiAl–LiF梯度界面(LiF)的抛物线型浓度分布到全电池性能的定量关联，成功预测了Warburg阻抗等实验特征，为设计高稳定性固态储能界面提供了创新工具。

　　

固态锂金属电池(SSLMBs)作为新一代储能器件，其性能瓶颈在于界面不稳定问题。最新研究构建了革命性的多尺度建模框架，巧妙地将功能界面处的锂离子(Li⁺)浓度梯度与全电池电化学行为定量关联。通过FiPy扩散模拟与PyBaMM电池模型的协同计算，科研人员对具有成分渐变特性的Li–LiAl–LiF梯度界面展开深入解析。研究发现，该界面在稳态扩散过程中形成的抛物线型浓度分布，直接主导着电池的电压稳定性、阻抗谱特征和功率输出特性。该模型不仅精准复现了Warburg阻抗和电压平台等关键实验现象，在性能稳定性预测方面更显著优于传统模型。这项开创性工作首次搭建了从界面形貌到系统指标的桥梁，为固态储能体系中高效稳定界面的理性设计提供了全新范式。