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趙天壽/巫茂春AEM: 基于集成正極/超薄固體電解質的高容量、長壽命全固態鋰電池

趙天壽/巫茂春AEM: 基于集成正極/超薄固體電解質的高容量、長壽命全固態鋰電池
當前的全固態鋰電池 (ASSLB) 制造通常涉及單個電極和固體電解質的費力制造和組裝,這不可避免地導致大的界面電阻。此外,由于機械強度差,大多數固體電解質制造得過厚,無法阻止鋰枝晶的形成。這些因素限制了ASSLB可獲得的能量密度和可循環性。
趙天壽/巫茂春AEM: 基于集成正極/超薄固體電解質的高容量、長壽命全固態鋰電池
在此,香港科技大學趙天壽院士、巫茂春等人通過在正極上直接制造超薄而堅固的纖維網絡增強固體電解質,報道了一種用于可擴展ASSLB制造的新型集成正極/固體電解質。集成設計使界面和整個正極處實現連續離子傳導,從而大大降低界面電阻并實現更高的正極負載。同時,強大的纖維網絡賦予固體電解質超薄的厚度和優越的枝晶抑制能力。

趙天壽/巫茂春AEM: 基于集成正極/超薄固體電解質的高容量、長壽命全固態鋰電池

圖1. ASSLB示意圖以及電極材料、固態電解質表征
因此,新開發的Li/LiFePO4 全固態鋰電池在0.5 C和45 °C下實現了155.2 mAh g-1的高容量,500次循環后容量保持率為84.3%。即使正極負載高達13 mg cm-2,電池仍可提供124.1 mAh g-1的容量。具有這種集成設計的軟包電池顯示出良好的電化學性能和安全性,在實際應用中顯示出巨大的潛力。

趙天壽/巫茂春AEM: 基于集成正極/超薄固體電解質的高容量、長壽命全固態鋰電池

圖2. 具有高正極負載的ASSLB的電化學性能
A High-Capacity, Long-Cycling All-Solid-State Lithium Battery Enabled by Integrated Cathode/Ultrathin Solid Electrolyte, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101612

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