一个多孔的介层,用于高功率和长循环的石榴石基准固态金属电池

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:

• 离子电池 (LIB) 面临安全和能量密度的限制.
• 带有固体氧化物电解质的金属电池 (LMB) 提供了潜在的解决方案.
• 在金属/固体电解质接口上形成树状石阻碍了LMB的稳定性和商业化.

研究的目的:

• 开发一种稳定的负电极多层,以抑制树突的生长.
• 提高LMBs的长期循环稳定性和库伦比效率.
• 展示开发的电极在几乎全固态LMB中的实际应用.

主要方法:

• 多层负电极的制造,使用多孔Te和碳基层.
• 使用Li_6.4La₃Zr_1.7Ta_0.3O₁₂ (LLZTO) 固体电解质,Te/Ag-C阳极中间层和LiNi_0.8Co_0.1Al_0.1O₂ (NCA811) 阳极的准固态LMB组装.
• 在高电流密度和室温下测试电池性能,包括容量保留和库伦比效率.
• 使用LiCoO₂ (LCO) 阳性电极进行大面积囊细胞的演示.

主要成果:

• 多层阳极有效地抑制了树状石的形成.
• 高容量保留 (80.1%超过4000个周期) 和库伦比克效率 (99.7%) 在2.2 mA/cm2和25°C时实现.
• 在具有大面积LLZTO电解质的100mAh级袋式电池中证明了稳定的循环 (>400个循环).

结论:

• 拟议的负电极多层显著提高了金属电池的长期稳定性.
• 这种方法解决了树石形成的关键挑战,以实现更安全,更有效的能源储存.
• 这项技术显示出对实用,高性能几乎全固态金属电池的前景.