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全固态锂电池的电极制备与组装方法

2021-05-26崔言明张秩华黄园桥姚霞银许晓雄

储能科学与技术 2021年3期
关键词:界面

崔言明,张秩华,黄园桥,林 久,姚霞银,许晓雄,,3

(1浙江锋锂新能源科技有限公司,浙江 宁波315048;2中国科学院宁波材料技术与工程研究所,浙江 宁波315201;3江西赣锋锂业股份有限公司,江西 新余338004)

消费电子、电动汽车、智能电网的快速发展对当下电化学储能系统提出了更高的性能要求。受限于电极匹配性、液态电解质组分和电池结构,传统锂离子电池已难以同时提升安全性及能量密度,一定程度上制约了上述领域的发展。归功于固体电解质高的化学及电化学稳定性、高热稳定性和高机械强度,全固态锂电池有望实现高能量正极与金属锂负极的匹配使用,兼顾高能量密度与高安全性,已成为新型电化学储能器件的热点研究方向。

然而,大容量全固态锂电池在规模化应用之前仍存在电解质离子电导率、界面等问题[1-4]:①高锂离子电导率、高耐氧化电位、兼顾力学与离子传导特性、能够完全阻止锂枝晶穿刺的聚合物复合固态电解质膜材料选择、技术方案尚未突破[1]。②除了电导率外,固态电解质与电极材料界面阻抗问题、电极材料之间界面阻抗问题,尤其在循环过程中固态电解质相与电极内颗粒恶化问题尚未解决[2],界面物理接触差以及界面反应产生不利离子传输的界面层导致界面巨大的离子传输阻抗。固态电解质尤其是无机固态电解质不具备液体的流动性,因此在组装过程中很难获得如液态电池般好的界面接触。并且在电池工作过程中由于电极材料周期性的嵌脱锂导致的体积变化,会使得界面接触变得更差,全固态锂电池中极化高、动力学性能差、活性物质的利用率低,使得具有高离子电导率的固体电解质也很难实际应用。……

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