单晶Ni-丰富阴极的保护涂层使全固态电池的快速充电成为可能
Wengao Zhao1, Ruizhuo Zhang1, Fucheng Ren2
1Battery and Electrochemistry Laboratory (BELLA), Institute of Nanotechnology, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Kaiserstr. 12, Karlsruhe 76131, Germany.
ACS nano
|January 29, 2025
概括
在全固态电池 (ASSB) 中提高正极稳定性是关键. 用LiNbO3涂覆单晶正极活性材料 (CAM) 显著提高循环稳定性并抑制降解,性能优于未涂覆和多晶相应材料.
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:
- 阴极活性物质 (CAM) 和固体电解质 (SE) 之间的界面稳定性对于高性能全固态电池 (ASSB) 至关重要.
- 在阴极接口的兼容性问题和副作用带来了重大挑战.
- 与多晶材料相比,单晶CAM提供了更好的机械强度和电荷传输.
研究的目的:
- 为了增强界面稳定性和减轻ASSB中的降解.
- 研究LiNbO3涂层和单晶CAM形态对电池性能的联合影响.
- 在不同的充电条件下阐明容量衰减的机制.
主要方法:
- 用一个 LiNbO3 保护层涂覆半单晶 LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2 (SC83) 颗粒.
- 使用 LiNbO3@SC83 CAM 和 argyrodite Li6PS5Cl SE 制造颗粒堆的 ASSB 细胞.
- 在1000个循环中以1C的速度进行电化学循环试验.
- 使用建模和物理/电化学表征来研究降解.
主要成果:
- 在1000个循环后,LiNbO3@SC83 ASSB显示出88%的容量保留,明显高于未涂层SC83 (71%) 和LiNbO3@PC83 (30%).
- LiNbO3涂层有效地抑制了副作用,并减轻了电化学机械降解.
- 单晶形态在循环过程中保持结构完整性方面证明优于多晶.
结论:
- 单晶CAM上的LiNbO3涂层是一种高效的策略,可以提高ASSB的循环和稳定性.
- 该研究强调了材料组成和形态在防止电池退化方面发挥的关键作用.
- 容量衰减机制在快充 (机械降解) 和慢充 (接口反应) 之间有所不同.


