ACS Energy Letters:什么影响着高面容量固态电池硅基负极的倍率性能? 2023年10月3日 下午2:28 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 10 在固态电池(SSB)电极中实现高面容量和倍率性能是具有挑战性的,因为电荷载流子在厚的全固态复合电极中传输缓慢,这源于传输强烈依赖于压缩复合体的微观结构和孔隙度。为引入像硅这样的高容量材料,需要在整个电极上进行快速的离子和电子传输。 图1 半电池组件示意图 蒙纳士大学Moumita Rana、Wolfgang G. Zeier、芝加哥大学Anja Bielefeld等展示了一条实现高性能硅基SSB负极复合材料的途径,并研究了其中所涉及的电荷载体传输和微观影响。 具体而言,通过改变硅的颗粒大小和负极复合材料中固态电解质(SE)的离子传导性,并分析其电化学性能和电荷载流子传输,作者发现,活性材料颗粒的表面与体积比增强,有效离子传导性提高,颗粒大小兼容,复合材料成分分布均匀,孔隙率变低,有利于硅基负极复合材料的高性能发挥。这种策略允许在环境温度下,在1.6 mA・cm-2和8 mA・cm-2的电流密度下,通过复合电极中硅纳米颗粒和快速离子传导电解质的组合,获得10 mAh・cm-2和4 mAh・cm-2的比容量。 图2 不同复合负极的电化学性能 详细的直流极化结果和微观结构模型显示,硅和SE的粒径兼容性导致压缩负极复合材料的低孔隙率,这有利于在整个SE基质中更均匀地分布离子通量,从而改善电极的有效离子传导性。要进一步提高负极复合材料的性能,需要优化SE的粒径、复合材料的加工和烧结路线,以便在不影响有效离子传导性的情况下实现电极中较低的孔隙率,这将有利于减少离子传导途径的曲折和快速,从而促进SSB的电极的高性能行为。 图3 硅粒径和SE离子电导率对负极复合材料倍率性能的影响 Toward Achieving High Areal Capacity in Silicon-Based Solid-State Battery Anodes: What Influences the Rate-Performance? ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00722 原创文章,作者:科研小搬砖,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/03/2e12715c43/ 电池 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 安大鹿可ACS Nano:氧化还原催化实现高能柔性固态锌-硫电池 2023年10月13日 重磅!Hindawi将成历史,旗下期刊后续发展受关注 2023年12月8日 孙学良院士/北航/哈工大Appl. Catal. B.:用于高效酸性ORR的异核Au-Co双原子的起源 2023年10月9日 郭再萍/王澳轩等,最新Angew!Mg-CO2电池新突破! 2023年11月27日 Nature子刊:剖幽析微!活性氧介导金属氢氧化物上铁促进电催化析氧反应 2023年11月9日 二维材料最新Nature:超导且铁电! 2023年10月15日