香港科大《AEM》：实现高容量、长循环全固态锂电池！

时间:2021-09-21 11:06来源:材料科学与工程作者:材料科学与工程

点击: 次

目前的全固态锂电池(ASSLB)制造通常需要费力地制作和组装单个电极和固体电解质，这不可避免地会导致较大的界面电阻。此外，由于机械强度不佳，大多数固体电解质都是过厚的，从未维持机械强度，但是这样做并不能阻止锂树枝晶的形成。这些因素限制了ASSLB的可获得能量密度和可循环性。

来自香港科技大学的学者报道了一种用于可伸缩ASSLB制造的新型集成阴极/固体电解质，方法是在阴极上直接制备超薄而坚固的FBER网络增强的固体电解质。集成设计允许在界面和整个阴极处持续离子传导，从而显著降低界面电阻并实现更高的阴极负载。同时，较强的FBER网络使固体电解质具有极小的厚度和优异的枝晶抑制能力。结果表明，新研制的Li/LiFePO₄ASSLB在0.5C和45°C下的容量为155.2 mAh g^-1 ,500次循环后的容量保持率为84.3%。即使在正极负载量为13 mg cm^-2的情况下，电池仍可提供124.1 mAh g^-1的容量。此外，采用这种集成设计的袋式电池表现出良好的电化学性能和安全性，具有很大的实际应用前景。相关文章以“A High-Capacity, Long-Cycling All-Solid-State Lithium Battery Enabled by Integrated Cathode/Ultrathin Solid Electrolyte”标题发表在Advanced Energy Materials。

图1.a)全固态I-FPG电池连续制造工艺示意图。B)全固态C-PG电池和I-FPG电池的比较。

图2.a)全固态I-FPG电池示意图。扫描电镜图像(上图)和相应的表面形貌的数字图像：b)铸造阴极，c)在阴极上电纺的PVDF纤维网络，以及d)在阴极上制造的FPG电解质。E)I-FPG结构横截面的SEM图像。

图3.a)XRD图谱，b)FT-IR曲线，c)TGA结果，d)室温下的EIS图，e)FPG、PG和PEO电解质的Arrhenius图。F)FPG电解质、PG电解质(插图)和电纺PVDF纤维网络的应力-应变曲线。

图4.独立的a)PG和b)FPG电解质的横截面扫描电镜图像。C)在45°C、0.15和0.3 mA cm⁻²下使用FPG和PG电解质的Li/Li对称电池的循环性能。d)使用FPG的Li/Li对称电池在0.15 mA cm⁻²下继续循环。2.100次循环后， e)PG电解液和f)FPG电解液的Li/Li对称电池的表面形貌的扫描电子显微镜图像.

图5.45°C下全固态I-FPG、C-FPG和C-PG电池的电化学性能(A)奈奎斯特曲线，以及b)I-FPG、C-FPG和C-PG电池的倍率性能。C)I-FPG电池在不同速率下的电压分布。D)在0.5℃下循环的I-FPG、C-FPG和C-PG电池的循环性能e)C-FPG电池和f)I-FPG电池循环后阴极/固体电解质界面的横截面SEM图像

图6.高阴极负载下ASSLB的电化学性能。A)45°C下阴极负荷分别为5.6和13.0 mg cm^-2的I-FPG、C-FPG和C-PG电池的电压范围。b)45°C下阴极负荷为5.6 mg cm^-2的I-FPG、C-FPG和C-PG电池的循环性能。c)显示柔性I-FPG部分的数字图像。I-FPG袋电池的演示：d)电压分布和e)袋电池在0.3摄氏度、60°C下的循环性能；f)弯曲时为电子设备供电的袋电池照片；g)切割后的照片。H)使用开放文献中最近报道的基于PEO的电解液对ASSLB进行比较。

综上所述，本文成功地开发了一种集成阴极/超薄固体电解质结构，以实现ASSLB的高容量和高稳定性。通过在阴极上直接制备固体电解质，可以同时在阴极/电解质界面和阴极内部实现连续的离子导电，从而显著降低界面电阻，并允许使用高负荷阴极。此外，由于加强了坚固的FBER网络，获得了厚度为17µm的超薄固体电解质，并提高了抑制枝晶的机械强度。（文：SSC）

(责任编辑：子蕊)

文章标签：电池全固态锂电池

作者：材料科学与工程，如若转载，请注明出处：http://www.cbcu.com.cn/qianyan//2021092137245.html

看完这篇还不够？如果你也也是同行业需要发布您的新闻报道，请戳这里告诉我们！

免责声明：本文仅代表作者个人观点，与中国电池联盟无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本网证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。
凡本网注明 “来源：XXX（非中国电池联盟）”的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的，请在一周内进行，以便我们及时处理。
QQ：503204601
邮箱：cbcu@cbcu.com.cn

猜你喜欢

研究发现：交联剂长度影响AEM燃料电池性能交联剂长度过长，能够降低AEM性能。 2020-12-24 08:48	上海科大AM：石榴石型电解质助力全固态锂金属电池近日，上海科技大学Wei Liu团队在Advanced Materials上发表最新研究成果，报道了一种基于石榴石型氧化物固体电解质的全固态锂金属电池，具有超低的负极/正极（N/P）容量比。 2020-12-10 10:19
南科大邓永红&港理工郑子剑AM: 500Wh/kg！兼具长循环稳定性的超高能量密度锂金属电池随着新能源产业的不断革新，动力电池系统的发展蒸蒸日上，各国对其能量密度的要求也不断提升。中国科学技术部(MOST)、美国能源部(DOE)、日本新能源产业综合开发机构(NEDO)均确立了2030年动力电池系统能量密度需达到500 Wh/kg这一明确目标。 2020-10-04 16:37	美国与中国香港合作新阴极涂层可延长锂离子电池寿命/提高安全性锂离子电池技术又获得技术突破了。 2020-08-03 08:48
香港利用护肤霜成分制电解质制成不易燃且安全的水系锂离子电池水系锂离子电池使用环保且低价的电解质，是一种非常有前景的电池技术。但是稳定性不足，因此香港中文大学的研究人员研发了一种水系电解质。 2020-06-11 08:43	中国科大锂电池固态电解质机理研究取得重要进展中国科学技术大学马骋教授课题组在锂电池固态电解质的离子传输机理上取得重要发现。研究者用球差校正透射电镜直接观测到了一种奇特的非周期性机构。 2020-04-17 08:37
中国科大显著提升锂电池稳定性记者15日从中国科学技术大学获悉，该校化学与材料学院姚宏斌课题组和张国桢副研究员经过与外部专家合作，近日在金属卤化物钙钛矿导锂层的构建并用于稳定锂金属电池的研究中取得重要进展。 2020-04-16 10:15	中国科大仿珍珠提升锂电池抗冲击性能记者近日从中国科学技术大学获悉：该校科研团队受珍珠层具有高韧性的启发，仿珍珠母层隔膜提升锂电池抗冲击性能。 2019-12-16 10:57
中国科大仿硅藻土多级结构研制高性能固态锂电池复合负极最近，中国科学技术大学姚宏斌课题组和俞书宏教授领导的研究团队以天然硅藻土为模板成功制备了结构稳固、无枝晶生长的多级结构锂金属固态复合负极。 2019-06-10 09:52	日本岐阜药科大研发出能防止催化剂劣化的高效制氢技术通过这种方法可以使催化剂效率提高到原来的19倍，并且有效防止催化剂劣化。 2019-02-20 11:05

专题

更多

电池制造工程师培训暨国内电池行业职业等级评价（高级）班

中国电池工程师年会(2021CSBE)

相关新闻

研究发现：交联剂长度影响AEM燃料电池性能

交联剂长度过长，能够降低AEM性能。

2020-12-24 08:48
上海科大AM：石榴石型电解质助力全固态锂金属电池

近日，上海科技大学Wei Liu团队在Advanced Materials上发表最新研究成果，报道了一种基于石榴石型氧化物固体电解质的全固态锂金属电池，具有超低的负极/正极（N/P）容量比。

2020-12-10 10:19
南科大邓永红&港理工郑子剑AM: 500Wh/kg！兼具长循环稳定性的超高能量密度锂金属电池

随着新能源产业的不断革新，动力电池系统的发展蒸蒸日上，各国对其能量密度的要求也不断提升。中国科学技术部(MOST)、美国能源部(DOE)、日本新能源产业综合开发机构(NEDO)均确立了2030年动力电池系统能量密度需达到500 Wh/kg这一明确目标。

2020-10-04 16:37
美国与中国香港合作新阴极涂层可延长锂离子电池寿命/提高安全性

锂离子电池技术又获得技术突破了。

2020-08-03 08:48
香港利用护肤霜成分制电解质制成不易燃且安全的水系锂离子电池

水系锂离子电池使用环保且低价的电解质，是一种非常有前景的电池技术。但是稳定性不足，因此香港中文大学的研究人员研发了一种水系电解质。

2020-06-11 08:43
中国科大锂电池固态电解质机理研究取得重要进展

中国科学技术大学马骋教授课题组在锂电池固态电解质的离子传输机理上取得重要发现。研究者用球差校正透射电镜直接观测到了一种奇特的非周期性机构。

2020-04-17 08:37
中国科大显著提升锂电池稳定性

记者15日从中国科学技术大学获悉，该校化学与材料学院姚宏斌课题组和张国桢副研究员经过与外部专家合作，近日在金属卤化物钙钛矿导锂层的构建并用于稳定锂金属电池的研究中取得重要进展。

2020-04-16 10:15
中国科大仿珍珠提升锂电池抗冲击性能

记者近日从中国科学技术大学获悉：该校科研团队受珍珠层具有高韧性的启发，仿珍珠母层隔膜提升锂电池抗冲击性能。

2019-12-16 10:57

本月热点

充电8分钟续航400公里，中企推出革命性电池，4年后缩短至5分钟

近日，中国电池供应商联动天翼正式官宣了一款国产电池产品，名为SPEED系列快充动力电池。

2021-09-21 10:44
8月我国动力电池装车量12.6GWh

产量方面，2021年8月，我国动力电池产量共计19.5GWh，同比增长161.7%。装车量方面，2021年8月，我国动力电池装车量12.6GWh，同比上升144.9%。

2021-09-13 09:01
固态电池新时代！Sakuu将建3D打印固态电池试验线

近日，Sakuu公司宣布开始建设锂金属固态电池生产试验线，将于2021年底前完成，投产后每年将能生产高达2.5兆瓦时的固态电池。

2021-08-26 08:35
锂电池终局，怎么看？

马太效应还是后来居上。

2021-09-02 09:55
又是充电起火！电动自行车电池为何这么危险？

9月20日凌晨3时许，北京通州一小区火灾致5人亡，起因为电动自行车电池入户充电爆炸。这是又一起因电动车引发的悲剧。

2021-09-22 10:39
欣旺达浙江锂威锂离子电池项目正式量产

8月28日，随着第一批锂离子电芯投产下线，兰溪目前单体投资额最大的新能源项目——总投资52亿元的欣旺达浙江锂威锂离子电池项目正式量产。

2021-08-30 08:42
动力电池回收系列2——海外动力电池回收模式

今天和大家分享第二部分：海外动力电池回收模式

2021-09-08 10:12
动力电池回收系列3——海外公司电池回收技术路线

今天和大家分享第三部分：海外公司电池回收技术路线

2021-09-08 10:31

欢迎投稿

联系人：王女士
Email：cbcu#cbcu.com.cn
发送邮件时用@替换#
电话：010-53100736

在线投稿