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固態電池(SSBs)有望提高能量密度、循環壽命和安全性。然而，當活性材料顆粒與固態電解質相混合時，所得復合電極的倍率性能通常受到限制。因此，出現了能量和功率密度之間的權衡，特別是在厚電極中。

美國密歇根大學Neil P. Dasgupta等人制備了具有不同活性材料分數和厚度的石墨/Li6PS5Cl 復合電極作為模型系統，以探索限制復合SSB電極倍率性能的機制。

通過在不同倍率下循環這些電極，作者觀察到倍率性能限制，其中可逆容量隨著倍率的增加而降低。隨著復合電極中活性材料的質量百分比從40%增加到 100%，這些權衡會被放大。

圖1 在各種石墨/SE比下提高鋰化倍率時的可逆容量

使用原位光學顯微鏡，可以直接觀察到由于電流聚焦而產生的石墨局部荷電狀態的空間變化。

將這些結果與模擬相結合，作者確定了限制倍率性能的電極特性，包括曲折的固體電解質界面內的靜電勢降和石墨域內的固態擴散。這些結果突出了微觀結構在設計復合 SSB正極和負極中的關鍵作用。

圖2 以C/4倍率充電時40% Gr電池的演變

Rate Limitations in Composite Solid-State Battery Electrodes: Revealing Heterogeneity with Operando Microscopy. ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01063

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ACS Energy Lett.：利用原位顯微鏡揭示復合固態電池電極的倍率限制

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