超低阻抗!中科院上硅所鹿燕,联手温兆银研究员,最新AFM固态电池成果!

超低阻抗!中科院上硅所鹿燕,联手温兆银研究员,最新AFM固态电池成果!
第一作者:Huayan Huang
通讯作者:温兆银,鹿燕
通讯单位中国科学院上海硅酸盐研究所

超低阻抗!中科院上硅所鹿燕,联手温兆银研究员,最新AFM固态电池成果!

温兆银,现任中国科学院上海硅酸盐研究所能源材料研究中心主任,固态二次电池及材料课题组长。2009年享受国务院“政府特殊津贴”,2010年入选上海市领军人才,2011年获国家科技部“十一五”国家科技计划执行突出贡献奖,2012年获得“全国优秀科技工作者“称号,2015年入选亚太材料科学院院士。主要研究方向:固体电解质材料及制备科学研究,固态锂/钠电池及其材料研究,氢/氧离子固体电解质及氢能技术应用研究。

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鹿燕,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员,博士生导师。近年承担主要项目:1. 澳大利亚优秀青年基金项目,2019.01-2021.12;2. 国家自然科学基金委员会面上项目,2024.01-2027.12;3. 国家重点实验室主任基金,2022.09-2024.09;4. 山东省自然科学基金青年项目, 2022.01-2024.12。主要研究方向:高比能锂/钠二次电池关键材料设计制备及性能优化;宽温域液态/固态电解质设计及性能优化;固态锂/钠二次电池关键材料开发应用及界面优化。

论文速览
固态电池(SSBs)因其高能量密度和安全性,被视为最有前景的下一代电池技术之一。然而,锂(Li)阳极与固态电解质之间的界面问题阻碍了SSBs的发展。其中,主要的问题是固体-固体界面接触不足,导致电阻大、Li+扩散受阻,进而导致电流分布不均和锂枝晶生长。
为了应对这些挑战,本论文的研究者构建了一种由超细银纳米粒子(约5纳米)生长在羧基化碳纳米管上的银/碳(Ag/C)复合中间层。这种设计旨在通过─COOH基团与LLZTO电解质的碱性表面之间的反应,将松散的物理接触转变为化学键合接触,从而促进Li+在LLZTO/Li界面的传输并抑制锂枝晶的形成。
实验结果表明,该复合中间层实现了0.25 Ω cm2的超低界面电阻、1.7 mA cm⁻²的高临界电流密度,以及在0.5 mA cm-2下超过2155小时的长循环稳定性。此外,采用LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2(NCM83)作为阴极的SSBs在0.2 C下循环超过500次,显示出卓越的倍率性能和稳定的循环性能。高负载SSBs在0.5 mA cm-2下稳定运行超过85个周期。
图文导读
超低阻抗!中科院上硅所鹿燕,联手温兆银研究员,最新AFM固态电池成果!
图1:LLZTO-NACC的制备策略和特性研究。
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图2:界面的特征描述。
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图3:锂对称电池的电化学性能和锂扩散动力学演化。
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图4:固态电池的电化学性能。
文献信息
标题:Bonded Interface Enabled Durable Solid-state Lithium Metal Batteries with Ultra-low Interfacial Resistance of 0.25 Ω cm²
期刊:Advanced Functional Materials
DOI:10.1002/adfm.202407619

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