低曲率的梯度设计克服了高负载固态阴极中的动力限制
Guangzeng Cheng1, Jinping Yu1, Yonghui Wang1
1School of Materials Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao, 266404, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|January 23, 2025
概括
开发先进的固态电池 (SSB) 需要高负载阴极. 这项研究介绍了一种电导度梯度阴极设计,可以克服离子运输的限制,使厚阴极能够快速充电和高能量密度.
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) 的商业化受到厚阴极性能限制的阻碍.
- 扭曲的离子运输路径和厚阴极中的缓慢的固体-固体扩散阻碍了电化学动力学,并限制了高电流密度的容量.
研究的目的:
- 开发一种用于高充电固态电池的新型阴极结构,使其能够快速充电.
- 通过改善离子运输和减轻度梯度,克服厚阴极的动力限制.
主要方法:
- 设计和制造具有低曲率离子通路的导电梯度阴极.
- 在各种电流密度下对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiFePO4阴极进行电化学测试.
- 评估室温 (RT) 容量和面积容量.
主要成果:
- LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2阴极在5C时实现了147mAhg-1的RT容量,10C时达到110mAhg-1的RT容量.
- 在3C时,LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2阴极的RT面积容量达到3.3 mAh cm-2
- 导电梯度策略证明了LiFePO4阴极的普遍性.
结论:
- 拟议的导电梯度阴极设计有效地增强了离子传输,并使厚厚的固态电池阴极能够快速充电.
- 这种方法在SSB中促进了同时高的能量和功率密度.
- 该战略为高负载固态电池的大规模应用提供了一个有前途的解决方案.


