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無負(fù)極全固態(tài)電池（ASSB）因其卓越的能量密度和安全性以及材料的經(jīng)濟(jì)性是下一代電動汽車的目標(biāo)。然而，由于采用了無負(fù)極結(jié)構(gòu)，鋰沉積（脫出）反應(yīng)動力學(xué)遲緩，而且會形成界面空隙，因此要在室溫和低壓條件下同時運(yùn)行電池并非易事。

在此，首爾國立大學(xué)Jang Wook Choi、現(xiàn)代汽車公司Samick Son團(tuán)隊開發(fā)了一種無負(fù)極保護(hù)層，使硫化物基 ASSB 能夠在室溫和低壓（2 MPa）條件下工作。

該保護(hù)層由一層鎂薄膜組成，可促進(jìn)鋰（脫）沉積的可逆性，并在室溫下具有相當(dāng)大的容量。此外，在鎂層下面還采用了額外的 Ti₃C₂T_x MXene 緩沖層，以引入低壓操作所需的延展性，使得電池即使在2MPa的低壓下也可通過抑制空隙的形成來維持電解質(zhì)-電極界面。

圖1. 電池性能

總之，該工作報告了一種雙層薄膜，作為硫化物無負(fù)極ASSB的保護(hù)層。由于鎂的鋰化能壘較低，選擇了鎂作為上層，使電池能在室溫下工作。

由于單獨的鎂層無法適應(yīng)鋰沉積和剝離過程中電極的體積變化，因此在其下方集成并插入了韌性 MXene 層，以釋放機(jī)械應(yīng)力，從而使電池能夠在低壓（即 2 MPa）下運(yùn)行。

二維和三維微觀結(jié)構(gòu)分析證實，高延展性雙層結(jié)構(gòu)可通過緩沖應(yīng)力來維持電極-電解質(zhì)界面。因此，該策略可使無負(fù)極 ASSB同時在室溫和低壓下工作。

圖2. 電極-電解質(zhì)界面的X射線顯微鏡 (XRM) 和微計算機(jī)斷層掃描 (μCT)

Anode-Less All-Solid-State Batteries Operating at Room Temperature and Low Pressure, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202301508

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?AEM：常溫低壓無負(fù)極全固態(tài)電池

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