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采用無機固態電解質的全固態鋰金屬和鋰離子電池(ASSLBs)提高了電動汽車和其他應用的安全性。然而，目前的無機ASSLB制造技術存在成本高、固態電解質和導電添加劑過量、可獲得的體積能量密度低等問題。這種制造方法需要分別制造燒結陶瓷固態電解質和ASSLB電極，然后在一個精確控制的環境中仔細堆疊并燒結在一起。這些制造過程比較復雜，提升了電池成本，一定意義上減緩了全固態電池的商業化。

Nat. Mater.顛覆固態電池制造技術，將固態電解質熔了!

為了解決電池制造的繁瑣，喬治亞理工Gleb Yushin課題組提出了一種顛覆性制造技術，該技術降低了固態電池的制造成本，并改善了體積能量密度。該方法模擬了商業的使用液態電解質的鋰離子電池制作工藝，但使用的是具有低熔點的固態電解質，在中等高溫(~300℃或以下)下將其滲透到致密、熱穩定的電極中，然后在冷卻過程中凝固。該方法可以使用幾乎相同的商用設備用于電極和電池的制造，這大大降低了工業化的障礙。以LiNi_0.33Mn0_.33Co_0.33O₂為正極，Li₄Ti₅O₁₂和石墨為負極，采用這種節能方法制備了無機全固態電池，取得了很好的性能。這種電池的特性為加速采用全固態電池以實現更安全的電力運輸提供了新的機會。

值得注意的是，這項工作是在美國電池制造商Sila Nanotechnologies的資助下進行的，Gleb Yushin也是這家公司的股東，希望他們能夠利用這項技術推動固態電池的商業化！

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圖1. 熔融固態電解質注入示意圖

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圖2. 熔體滲入后電極形態的表征

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圖3. 對熔體滲入前后SSE和電極材料的微觀結構和熱特性進行了表征

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圖4. 熔融浸漬法制備NCM111/LTO全固態電池的電化學性能

鏈接

Xiao, Y., Turcheniuk, K., Narla, A.?et al.?Electrolyte melt infiltration for scalable manufacturing of inorganic all-solid-state lithium-ion batteries.?Nat. Mater.?(2021).

https://doi.org/10.1038/s41563-021-00943-2

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