用高容量阳极抑制基于石榴石的固态电池的界面故障:机制和策略
Zhexi Xiao1,2, Zewei Zou3, Kehao Zhao4
1School of Chemistry, South China Normal University, Guangzhou, 510006, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|June 23, 2025
概括
石榴石固态电解质 (SSEs) 显示出对固态电池 (SSB) 的承诺. 本综述详细介绍了和金属阳极的接口挑战,并提出了稳定,高能量密度电池的解决方案.
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
- 固态电池 固态电池是什么
背景情况:
- 基于石榴石的固态电解质 (SSEs) 具有高离子导电性和还原稳定性,使其对下一代固态电池 (SSB) 具有吸引力.
- 然而,与和金属等高容量阳极的接口不稳定性阻碍了SSB的实际开发.
- 解决这些接口挑战对于实现先进电池技术的潜力至关重要.
研究的目的:
- 系统地审查与和金属阳极相结合的石榴石SSE系统中的界面故障机制.
- 为了建立在机械应力下阳极的微观结构-属性-性能关系.
- 突出解决树传播的解决方案,并探索可扩展的工业SSB的制造技术.
主要方法:
- 对界面降解的联合机械电化学分析.
- 考虑到粒子大小和外部压力,阳极的微观结构-属性-性能相关性.
- 研究对丝成长的粒度边界电荷分布效应.
- 评估用于工业规模SSB生产的干电池电极 (DBE) 制造.
主要成果:
- 量化了/石榴石接口上的应变化相互作用,并提出了多级压力缓解策略.
- 确定了谷物边界电荷分布作为树传播的关键因素,并提出了动力抑制方法.
- 展示了将DBE与流化床技术相结合的工业潜力,以实现可扩展的SSB制造.
- 建立了通往工业SSB的可行途径,其能量密度超过400Wh,kg−1.
结论:
- 了解和减轻界面机械电化学挑战对于在固态电池中推进石榴基SSE至关重要.
- 对接口工程和可扩展制造的创新策略,如DBE,对于将高能量密度SSB商业化至关重要.
- 这项工作为开发强大高效的固态电池提供了基本的见解和实际解决方案.
