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我学者攻克固态锂电池电极-电解质瓶颈?

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科技日报记者吴长峰

记者从中国科学技术大学获悉,马伟教授和清华大学南策文团队已经制备出一种复合正极,其比例性能可与传统的浆料涂层正极相媲美。克服固态电池中的电极。电解质接触不良的瓶颈提供了新的想法。相关研究成果发表在国际材料科学期刊《物质》上。

传统的锂离子电池是易燃的,并且由于使用有机液体电解质而难以进一步增加能量密度。与有机液体电解质相比,固体电解质大多是不易燃的,降低甚至消除了电池着火的风险,同时具有更宽的电化学稳定性窗口,允许使用更高电压的正负组合来增加电池的能量密度。然而,主流电极材料也是固体物质。如果用固体电解质代替液体电解质,则难以形成足够接近的接触,如电极和电解质之间的固 - 液界面,严重影响电极和电解质之间锂离子传输的效率。这个瓶颈是固态电池面临的最大挑战之一。

当研究人员使用电子显微镜研究钙钛矿结构的固体电解质时,他们发现富锂层状氧化物(一种高性能电极材料)的结构可以与钙钛矿结构形成外延生长界面,从而形成紧凑的原子尺度。完全牢固的接触。对两者之间的外延界面的进一步分析表明,在界面处每15个原子平面形成错配位错,释放累积的应变。该机制导致该外延界面的形成,并且不需要电极和电解质具有相似的晶格尺寸,但是可以在各种层状结构材料和钙钛矿结构材料系统之间广泛发生。

研究人员在实际材料制备中使用了这一结论,制备了具有原子界面的电极 - 电解质复合阴极材料并对其进行了表征。结果表明,采用该方法制备的固 - 固复合电极在活性材料与接近固液接触的电解质之间具有足够的结合度,其速率性能不低于固液复合材料的速率性能。通过常规浆料涂覆技术制备的电极。

该方法提供了克服固态电池中电极 - 电解质接触瓶颈的新思路。

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科技日报记者吴长峰

记者从中国科学技术大学获悉,马伟教授和清华大学南策文团队已经制备出一种复合正极,其比例性能可与传统的浆料涂层正极相媲美。克服固态电池中的电极。电解质接触不良的瓶颈提供了新的想法。相关研究成果发表在国际材料科学期刊《物质》上。

传统的锂离子电池是易燃的,并且由于使用有机液体电解质而难以进一步增加能量密度。与有机液体电解质相比,固体电解质大多是不易燃的,降低甚至消除了电池着火的风险,同时具有更宽的电化学稳定性窗口,允许使用更高电压的正负组合来增加电池的能量密度。然而,主流电极材料也是固体物质。如果用固体电解质代替液体电解质,则难以形成足够接近的接触,如电极和电解质之间的固 - 液界面,严重影响电极和电解质之间锂离子传输的效率。这个瓶颈是固态电池面临的最大挑战之一。

当研究人员使用电子显微镜研究钙钛矿结构的固体电解质时,他们发现富锂层状氧化物(一种高性能电极材料)的结构可以与钙钛矿结构形成外延生长界面,从而形成紧凑的原子尺度。完全牢固的接触。对两者之间的外延界面的进一步分析表明,在界面处每15个原子平面形成错配位错,释放累积的应变。该机制导致该外延界面的形成,并且不需要电极和电解质具有相似的晶格尺寸,但是可以在各种层状结构材料和钙钛矿结构材料系统之间广泛发生。

研究人员在实际材料制备中使用了这一结论,制备了具有原子界面的电极 - 电解质复合阴极材料并对其进行了表征。结果表明,采用该方法制备的固 - 固复合电极在活性材料与接近固液接触的电解质之间具有足够的结合度,其速率性能不低于固液复合材料的速率性能。通过常规浆料涂覆技术制备的电极。

该方法提供了克服固态电池中电极 - 电解质接触瓶颈的新思路。

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