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南方科技大学邓永红教授团队在ChemSusChem期刊发文对新型全固态锂电池中的正极与电解质界面问题进行了探讨,文章重点介绍了目前各类固体电解质面临的主要挑战和解决策略,以及先进的界面表征手段,并对全固态电池中亟待解决的重要问题进行了总结和展望。
受限于传统锂离子电池逐渐逼近理论极限的能量密度和有限的安全性,基于各类固体电解质的全固态锂电池受到了广泛的研究。固体电解质具有本征不燃、高热稳定性和高离子电导率等特点,使得其有望解决传统有机电解液的泄露、易燃等问题。此外,由于采用了高比容量的锂金属作为负极,全固态电池的能量密度有望进一步提升。然而,目前全固态电池的能量密度和电化学性能不尽如人意。其中,固体电解质与正极材料间的界面问题导致的巨大界面阻抗是限制全固态电池应用和发展的最主要问题之一。以往的研究表明,这种界面阻抗主要来源于三个方面。首先,固体电解质与正极材料间的固固接触不充分,以及循环过程中正极材料的体积膨胀和收缩使得界面接触恶化。其次,固体电解质在高电压下可能发生氧化分解,以及与正极活性材料间的电化学反应。最后,固体电解质与活性材料间的化学势差异使得在界面处形成锂的耗散层,即空间电荷层。此外,固固界面的表征困难,表征效果不佳,极大地限制了固体电解质与正极界面的研究进展,因此,发展新的表征技术是未来全固态锂电池界面研究的重要方向。 南方科技大学邓永红教授团队在ChemSusChem期刊发表前瞻性综述文章,对全固态锂离子电池中的固体电解质与正极界面问题进行了总结,阐述了界面阻抗的主要来源和形成机理,并分别对氧化物和硫化物固体电解质中的界面问题进行讨论,重点介绍了目前主要界面改性策略和研究进展,以及各种先进界面表征手段。最后,基于前期相关研究工作总结,文章对基于固体电解质全固态电池的发展前景和亟待解决的重要问题进行展望,为全固态电池的下一步研究提供了参考。 论文信息 Fundamentals of the cathode–electrolyte interface in all–solid–state lithium batteries Yidong Jiang, Anjie Lai, Jun Ma, Kai Yu, Huipeng Zeng, Guangzhao Zhang, Wei Huang, Chaoyang Wang, Shang−Sen Chi,* Jun Wang,* and Yonghong Deng* 文章第一作者为姜益栋,通讯作者为池上森,王军和邓永红 ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.202202156
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