纳米沟超填充为高实际容量的固态电池提供嵌入式阳极
Chunli Shen1, Mengyu Yan1, Xiaobin Liao1
1State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing, School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, Hubei, People's Republic of China.
ACS nano
|January 30, 2024
概括
研究人员使用性纳米沟开发了一种用于固态电解质的新型准3D介相. 这项创新提高了金属阳极稳定性和固态电池的性能,实现了高临界电流密度和可逆容量.
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:
- 固态电池 (SSB) 提供高能量密度和比传统离子电池更好的安全性.
- 金属阳极对于高能SSB至关重要,但由于与固态电解质 (SSE) 的接口降解而面临挑战.
- 金属和SSEs之间的快速接口降解导致高接口电阻,并限制了电池性能.
研究的目的:
- 为石榴基固态电池中的金属阳极开发稳定高性能接口.
- 为了减轻接口退化,并改善Li-SSE接口上的离子运输.
- 为了提高金属阳极的临界电流密度和循环稳定性.
主要方法:
- 在石榴石SSE上制造一个准3D介面,使用性纳米沟.
- 在创建的纳米沟中诱导金属超填充.
- 介面电阻和沉积/剥离行为的表征.
- 测试使用修改过的极的LiLiFePO4固态电池.
主要成果:
- 由于金属超填充到纳米沟中,实现了4 Ω cm2的低界面电阻.
- 扩展沉积/剥离到散装阳极 (∼10μm),增强稳定性.
- 在室温下实现了高临界电流密度1.8-2.0 mA cm−2.
- 在室温下,在Lithium-LiFePO4 SSB中显示出高可逆面积容量≥3.0 mAh cm−2.
结论:
- 拟议的准3D介面有效地稳定了金属阳极-SSE接口.
- 性纳米沟促进了统一的涂层和剥离,提高了电池性能.
- 这种方法为开发安全和高能量的固态电池提供了一个有前途的战略.


