对性能增强和持久的大规模可逆质子陶细胞的界面质量转移进行三维定量评估
Youle Liu1,2, Yufeng Zhang1,3, Yucheng Zhang1,2
1Key Laboratory of Interfacial Physics and Technology, Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, 201800, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|February 28, 2025
概括
本研究介绍了一种可扩展的造带方法,用于在可逆质子陶细胞 (R-PCCs) 中创建主动接口结构 (AIS). 这一创新显著提高了能源应用的性能和耐用性.
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:
- 可逆质子陶电池 (R-PCC) 对储能具有前景,但在电极-电解质接口兼容性和粘附性方面面临挑战.
- 高性能,大规模的R-PCC需要优化的接口以实现高效运行.
研究的目的:
- 开发一种可扩展的策略,用于在R-PCC中使用磁带造来调节一个主动接口结构 (AIS).
- 分析AIS对基于BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ (BZCYYb) 电池的电化学性能和耐久性的影响.
主要方法:
- 使用磁带造,在BZCYb电解质和Ni-BZCYb阳极之间创建一个主动接口结构 (AIS).
- 评估了电化学性能,并使用FIB-SEM和3D重建分析了接口结构.
主要成果:
- 具有20微米AIS的电池在650°C时达到1.50W cm−2的峰值功率密度和-1.66A cm−2的电流密度,性能比传统电池高约50%.
- 实现了超过200小时的稳定可逆运行.
- AIS将三相边界 (TPB) 的长度提高了65.7%,优化了TPB长度和运输阻力之间的平衡.
- 通过符合行业标准的10 × 10 cm2电池证明了可扩展性.
结论:
- 用于AIS调节的磁带造方法为高性能,持久的R-PCC提供了一条实用的途径.
- 这种方法提高了电化学性能,并证明了R-PCC技术的商业可行性.
- 优化电极-电解质接口对于推进能源应用的R-PCC至关重要.
