通过改进自由立式LATP/LFP复合阴极的微观结构,实现高性能混合固态电池
Martin Ihrig1,2, Enkhtsetseg Dashjav1, Philipp Odenwald1,3
1Institute of Energy and Climate Research, IEK-1: Materials Synthesis and Processing, Forschungszentrum Jülich GmbH, 52425 Jülich, Germany.
ACS applied materials & interfaces
|April 1, 2024
概括
在酸 (LATP) 和铁 (LFP) 复合阴极中添加酸 (LWO),可以降低烧结温度. 这使得高能固态电池的稳定,独立的阴极产生.
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:
- 酸离子导体如Li1.5Al0.5Ti1.5PO4 (LATP) 对固态电池具有前景.
- 基于LATP的组件的高烧结温度会导致表面粗,阻碍细胞集成和能量密度.
- 为高性能固态电池阴极开发可扩展的制造方法至关重要.
研究的目的:
- 开发使用LATP和LiFePO (LFP) 的高效,独立的陶阴极.
- 为了克服与基于LATP的材料中高烧结温度相关的挑战.
- 改进复合材料阴极在固态电池中的集成,以提高能量密度.
主要方法:
- 使用可扩展的磁带造工艺进行阴极制造.
- 在LATP/LFP造泥中加入5 wt%的Li2WO4 (LWO).
- 优化制造过程以控制烧结温度和微观结构.
主要成果:
- 实现了机械稳定,电子导电性和独立的LATP/LFP阴极.
- 添加LWO降低了烧结温度,但没有改变相位组成.
- 由此产生的阴极呈现出光滑,均的表面,使薄聚合物分离器沉积成为可能.
- 制造的固态电池表现出高体积密度 (289 Wh dm-3) 和重量密度 (180 Wh kg-1) 的能量密度.
- 电池在30°C的30个循环后实现了>99%的库伦比效率.
结论:
- 添加LWO和优化带造是一种有效的策略,用于生产高质量的LATP/LFP复合材料阴极.
- 这种方法解决了高烧结温度的挑战,使强大的细胞制造成为可能.
- 开发的阴极有助于在固态电池中实现高能量密度和稳定的循环性能.


