基于压力补偿效应的高性能3D堆叠微型全固态薄膜离子电池
Xinru Wu1, Lihao Wang1, Wenqin Gu1
1Key Laboratory of MEMS of the Ministry of Education, School of Integrated Circuits, Southeast University, Nanjing, 210000, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|January 10, 2024
概括
这项研究介绍了一种全固态薄膜离子电池 (LIB) 的新型产品,该电池可将容量增加一倍,并提高稳定性. 创新的设计克服了传统LIB的局限性,在高温下实现了高性能.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 传统的离子电池 (LIB) 面临着特定容量和运行稳定性之间的权衡.
- 在化/脱和热膨胀期间的体积变化会引起压力,降低LIB性能.
- 对于许多LIB技术来说,高温操作仍然是一个挑战.
研究的目的:
- 开发一种全新的全固态薄膜LIB,增强特定容量并提高稳定性.
- 为了解决LIBs中压力诱导的退化问题.
- 为了达到高能量密度和高温下可靠的性能.
主要方法:
- 通过导电通道连接并行连接两个LIB组件的新型LIB设备的制造.
- 在LIB结构中实施压力补偿机制.
- 通过平行连接单个LIB设备,构建一个3D堆叠的LIB.
主要成果:
- 与传统设计相比,新型LIB设备显示了双倍的面积特异性容量.
- 由体积变化和热膨胀造成的压力得到了有效的抑制.
- 该设备表现出极好的循环和热稳定性,可靠地在125°C下工作.
- 一个3D堆叠的LIB在125°C的100个循环后实现了79.9μAh cm−2的高特异容量,容量保持率为69.3%.
结论:
- 开发的全固态薄膜LIB架构成功克服了容量稳定性的权衡.
- 应力补偿效应对于提高LIBs的循环和热稳定性至关重要.
- 3D堆叠的LIB设计为高性能能源存储解决方案提供了一个有前途的途径,特别是在苛刻的应用中.
