融合结合技术用于使用超薄硫化物电解质无溶剂制造全固态电池
Lei Hu1,2,3, Yulang Ren1,2,3,4, Ciwei Wang1,2,3,4
1Qingdao Industrial Energy Storage Research Institute, Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao, 266101, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|May 4, 2024
概括
一种新的无溶剂聚变粘合技术使得为下一代全固态电池 (ASSB) 创建超薄硫化物薄膜成为可能. 这种方法提高了机械性能和电化学稳定性,为商业化铺平了道路.
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
- 电池技术 电池技术
背景情况:
- 下一代硫化物全固态电池 (ASSB) 需要高效,无溶剂的制造,以实现经济可行性和性能.
- 目前使用聚四乙烯 (PTFE) 的无溶剂方法的机械和电化学性能不佳.
研究的目的:
- 为ASSBs开发一种新的,持续无溶剂的制造范式.
- 提高硫化物基固体电解质的机械完整性和电化学性能.
主要方法:
- 采用了利用热塑性聚胺 (TPA) 粘合剂和Li6PS5Cl (LPSC) 粉末的融合粘合技术.
- 热压缩加工 (≤5 MPa) 形成了超薄的LPSC复合硫化物薄膜 (CSF) (≤25 μm).
- 厚的LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2阴极通过TPA的界面融合进行了整合.
主要成果:
- 开发的复合硫化物薄膜 (CSF) 显示出出色的机械性能和离子导电性 (2.1 mS cm−1).
- 无溶剂的方法使得可以制造厚厚的阴极,紧紧地附着在固体电解质上.
- 集成的ASSB实现了高能量密度可行性 (>2.5 mAh cm−2超过1400个循环,总运行时间>10,000小时),能量密度为390 Wh kg−1和1020 Wh L−1.1.
- 高压双极电池 (≥8.5 V) 和散装型袋式电池 (326 Wh kg−1) 已成功组装,具有良好的循环性能.
结论:
- 聚变粘合技术为制造高性能ASSB提供了一个有前途的无溶剂途径.
- 这种方法解决了现有方法的局限性,允许更厚的电极和更好的接口稳定性.
- 开发的技术为商业化稳定,高能量密度的ASSB提供了可行的战略.
