冰冷静态压缩的优点是用聚乙烯氧化物制备全固态电池
Benoît D L Campéon1, Hongahally B Rajendra1, Naoaki Yabuuchi1,2
1Advanced Chemical Energy Research Center, Yokohama National University, 79-5 Tokiwadai, Hodogaya-ku, 240-8501, Yokohama, Kanagawa, Japan.
ChemSusChem
|October 15, 2023
概括
冷静态压缩 (CIP) 通过均密集固体聚合物电解质 (SPE) 和电极来增强全固态电池 (ASSB). 这种方法提高了离子导电性和电池性能,没有变形,为热压提供了优越的替代品.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 所有固态电池 (ASSBs) 需要密集的电解质和电极来实现低电阻.
- 固体聚合物电解质 (SPEs) 的传统热压 (HP) 可以在高压下使聚合物矩阵变形.
- 在不损害结构完整性的情况下实现统一的密度对于ASSB的性能至关重要.
研究的目的:
- 研究冷静态压缩 (CIP) 的有效性,用于制造使用聚乙烯氧化物 (PEO) 和LiFePO4的ASSB.
- 评估CIP对固体电解质和复合电极的结构,机械和电化学性能的影响.
- 为了比较CIP处理的ASSB与使用常规HP制造的ASSB的性能.
主要方法:
- 使用聚乙烯氧化物 (PEO) 和LiFePO4.4制造固体聚合物电解质 (SPE) 和复合电极.
- 在500MPa的温度下应用冷静态压力 (CIP) 以实现均密集.
- 机械性能 (穿孔强度) 和离子导电性在50°C的表征.
- 对ASSB性能进行电化学测试,包括速率能力和循环能力.
- 使用沙子方程分析离子扩散.
主要成果:
- 通过CIP处理,SPE的机械穿孔强度 (499.3±22.6到539.3±22.6g) 和离子导电性 (1.04×10−4到1.91×10−4 S cm−1在50°C) 得到了提高.
- 与HP处理的电池相比,CIP处理的ASSB表现出明显改善的速度能力和循环能力.
- 在CIP处理的细胞中观察到明显改善的离子扩散常数.
- CIP确保了LiFePO4和SPE复合电极的均密集,没有变形.
结论:
- 冷静态压力 (CIP) 是制造高性能ASSB的有效方法.
- 通过提供均的压力和防止变形,CIP克服了单轴热压的局限性.
- 用CIP处理的ASSB的性能提升归因于其优越的界面均性和电极密度.
- CIP为可扩展和高效的ASSB制造提供了一个有希望的方法.
