通过动态稳定性战略为实用的全固态电池设计阳极的通用设计
Tao Deng1, Changhong Wang1, Hongli Wan1
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Maryland, College Park, MD 20742, USA.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|December 23, 2024
概括
这项研究引入了全固态电池中薄金属阳极 (LMA) 的新设计,克服了树石问题,以实现更安全,更高能耗的应用. 动态稳定性战略确保了统一的接口,提高了电池的性能和寿命.
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:
- 全固态金属电池 (ASSLB) 提供高能量密度和安全性,但面临金属阳极 (LMA) 树突形成和差的接口接触的挑战.
- 这些问题严重阻碍了可充电ASSLB的实际应用和长期稳定性.
研究的目的:
- 为薄型LMAs提出一个通用设计策略,以解决ASSLBs中的树形成和接口接触问题.
- 开发一种超薄的LMA,增强离子导电性和稳定性,以提高ASSLB性能.
主要方法:
- 在现场建造一个超薄的LMA (20微米),使用通过电的动态稳定性策略.
- 形成一个统一的,高离子导电性的固体电解质介面和一个与固体电解质 (SSE) 兼容的复合聚合物介面 (CPI).
- 用Li 6PS 5Cl薄膜电解质和ASSLBs用Ni丰富的阴极测试Li对称细胞.
主要成果:
- 工程LMA证明了高临界电流密度 (>2.0 mA cm -2) 和在1.0 mA cm -2的极好的循环稳定性在Li对称细胞中.
- 使用工程LMA的ASSLB在室温下表现出良好的速率能力 (0.1C至1.0C) 和长期循环稳定性 (100个循环后81%的保留率).
- 复合聚合物间相有效地溶解了被动化层,并由于其与SSE的兼容性而降低了表面阻力.
结论:
- 动态稳定性战略为制造高能量密度ASSLBs的薄型,无树的LMA提供了一个一般的途径.
- 工程LMA设计显著提高了循环稳定性和速率能力,为实际的ASSLB应用铺平了道路.
- 这种方法解决了关键的接口挑战,提高了固态电池的整体性能和可靠性.
