密歇根大学安娜堡分校AEM：固体电解质涂覆石墨实现锂电的4C快充

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密歇根大学安娜堡分校AEM：固体电解质涂覆石墨实现锂电的4C快充
实现锂离子电池的快速充电（≥4C）是加速电动汽车普及的重要挑战。然而，为了最大化电池的能量密度，推动了越来越厚的电极的使用，这反而阻碍了倍率性能的提升。
密歇根大学安娜堡分校AEM：固体电解质涂覆石墨实现锂电的4C快充
在此，美国密歇根大学安娜堡分校Neil P. Dasgupta等人报道通过原子层沉积技术（ALD）将单离子导电固体电解质（Li3BO3 -Li2CO3, LBCO) 涂覆到压延后的石墨电极上，形成人工固体电解质中间相 (a-SEI)。LBCO涂层可以消除预处理过程中自然形成的SEI。
涂覆LBCO电极的SEI电阻为4.1 Ω cm2，比未涂覆的对照电极上自然形成的SEI降低了4倍。LBCO具有电化学稳定性且由单离子导电SE组成，其电导率高于石墨上天然SEI的组分。此外，LBCO薄膜对电解液分解的抑制和较高的离子导电性也使其有望用作其他电极材料(如硅)的a-SEI。
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图1. ALD技术实现石墨电极的LBCO涂层
因此，LBCO涂层大大降低了具有商业负载的软包电池在快充循环过程中的容量衰减，延长了其循环寿命。在4 C的快充倍率下，具有>3 mAh cm-2负载的软包电池在500次循环后（未涂层对照电池仅能循环12 次）仍能保持80% 的容量。
容量保持率的提高归功于锂电镀的抑制，三电极测量和失活后光学成像表明，SEI阻抗的降低延迟了锂电镀的开始，这与电极内部局部SOC的均匀性提高有关。除了提高库仑效率外，电池极化的降低还提高了充电过程的能效。
这项工作表明，可以在不牺牲能量密度的情况下，通过纯粹的界面改性实现4C快速充电，并揭示了SEI在镀锂和快速充电性能中的作用。
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图2. 使用和不使用LBCO涂层的NMC532/石墨软包电池的延长循环
Enabling 4C Fast Charging of Lithium-Ion Batteries by Coating Graphite with a Solid-State Electrolyte, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102618

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