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

當前的全固態(tài)鋰電池 (ASSLB) 制造通常涉及單個電極和固體電解質(zhì)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(shù)固體電解質(zhì)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(huán)性。

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(wǎng)絡增強固體電解質(zhì)，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(zhì)。集成設(shè)計使界面和整個正極處實現(xiàn)連續(xù)離子傳導，從而大大降低界面電阻并實現(xiàn)更高的正極負載。同時，強大的纖維網(wǎng)絡賦予固體電解質(zhì)超薄的厚度和優(yōu)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(zhì)的高容量、長壽命全固態(tài)鋰電池

圖1. ASSLB示意圖以及電極材料、固態(tài)電解質(zhì)表征

因此，新開發(fā)的Li/LiFePO₄全固態(tài)鋰電池在0.5 C和45 °C下實現(xiàn)了155.2 mAh g^-1的高容量，500次循環(huán)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(shè)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。

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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