清华王海辉/华理王素清AEM:电极添加剂提高固态电池动力学!

华算科技 2025-02-04 13:38:33

全固态锂金属电池(ASSLB)具有显著提高能量密度和安全性的潜力。然而,大多数ASSLB仍然存在阴极负载低、倍率能力差和可达到的能量/功率密度低的问题,这严重限制了它们的实际应用。除了开发具有高导电性的固态电解质外,构建具有快速反应动力学的高负载阴极对于实现高性能ASSLB也至关重要。

图1 设计理念及表征

清华大学王海辉、华南理工大学王素清等通过在ASSLB阴极引入RM作为电极添加剂来优化电荷转移和传质过程。

具体而言,研究者选择了具有一对氧化还原峰≈3.0 V的有机碘盐(CH6NI)作为电极添加剂,在脱锂和锂化过程中作为固体电荷存储载体,促进锂离子在磷酸铁锂(LFP)阴极中的传输和电荷转移。

与使用裸LFP阴极的ASSLB相比,使用 LFP@CH6NI阴极组装的ASSLB具有更高的反应动力学性能,因此过电位更低、电荷转移电阻更小、锂离子传输速度更快。

图2 扣式电池性能

同时,作者利用拉曼光谱和X射线光电子能谱研究了ASSLB中LFP@CH6NI阴极的氧化还原化学性质。CH6NI提供的电荷存储行为改善了固态聚合物电解质中LFP阴极的氧化还原动力学。这使得ASSLB即使在80 wt%的高活性阴极占比/5.6 mg cm-2的高阴极负载条件下,也能大大提高倍率能力。并且,采用LFP@CH6NI阴极的软包电池也具有出色的循环稳定性和显著的安全性。

图3 软包电池性能

Redox Mediator as Highly Efficient Charge Storage Electrode Additive for All‐Solid‐State Lithium Metal Batteries. Advanced Energy Materials ( IF 24.4 ) Pub Date : 2024-11-06 , DOI: 10.1002/aenm.202404046

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