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249、固态锂电池储能原理
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欧洲核子中心预印本doi :10.5281/zenodo.22563701 或 https://doi.org/10.5281/zenodo.22563701 本人学术身份编号：orcid id: 0009-0005-2185-5790，可自行前往学术官网检索查阅相关研究内容。 读者自行复制该编号去 zenodo 官网搜索（用英文标题或英文关键词搜索）就能查看英文、中文pdf全文。 摘要 传统电化学观点将固态锂电池的充放电过程理解为锂 碳、锂 金属之间化学键可逆生成与断裂，把化学键能视作电池储能的主要载体。本文采用经过修正的弱电子耦合物理机理开展分析，该机理与液态锂电池内核逻辑统一，但离子输运环境、界面接触形式、负极失效模式均存在固态体系独有的特征。本文重点对比石墨负极、金属锂负极两类主流固态电池构型的微观行为：无论是石墨内部锂离子嵌脱，还是金属锂负极表面锂的析出与剥离，观测到的可逆现象都不属于真实化学键反应，本质是锂离子与负极自由电子之间形成的短暂弱共用耦合。晶格弱束缚与电子弱耦合仅起到临时羁留锂离子、维持正负电荷空间分隔的辅助作用，储能主体是正负极电荷分离带来的宏观电势能，并非化学键能。 固态电池与液态电池核心物理储能机理一致，差异在于离子输运方式：液态依靠电解液中溶剂化离子自由扩散；固态依靠固态电解质晶格空位的逐点跃迁完成离子迁移。依托弱耦合机理，本文解释固态电池特有的固固界面阻抗来源、静置缓慢自放电、锂枝晶生长、界面脱层、循环衰减等现象；同时明确固态电芯本身不具备内部限流保护能力，安全管控依赖外部 BMS 系统，据此提出适配固态体系的材料、界面与器件优化方向，为固态电池研发提供新的理论参考。 关键词： 固态锂电池；固态电解质；石墨负极；金属锂负极；晶格弱束缚；电子弱耦合；固固界面；电势能；储能机理；自放电；锂枝晶 |
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