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Acc. Chem. Res.綜述:硫化物基全固態電池規模化的問題與進展

Acc. Chem. Res.綜述:硫化物基全固態電池規模化的問題與進展

具有高離子導電性的固體電解質(SEs)是全固態電池(ASSBs)研究的基石,硫化物基SEs由于其特殊的室溫離子導電性而引起關注,但硫化物基ASSB技術仍處于研究階段。
這源于SEs在各個方面的復雜挑戰:在空氣中的穩定性較差,在基于溶液的電極制造中圍繞漿料溶劑和聚合物粘結劑的組合問題,由于固體顆粒接觸而產生的高界面電阻,以及電極制造和電池組裝方面的可擴展性有限等。
Acc. Chem. Res.綜述:硫化物基全固態電池規模化的問題與進展
在此,韓國首爾大學Jang Wook Choi,Kookheon Char及韓國建國大學Ki Jae Kim總結了硫化物基ASSBs最近的研究發展。關于增強硫化物SEs的空氣穩定性,基于硬-軟酸-堿(HSAB)理論加強金屬-硫鍵產生了最顯著的結果,但由此導致的能量密度犧牲和負極界面穩定性減弱需要得到解決。
電極制造技術方面,濕法化學涂層工藝可以利用從更成熟的鋰離子電池 (LIB) 繼承的專有技術和設施。然而,與漿液溶劑、SE 和粘合劑之間的極性不匹配有關的爭論問題需要注意。
Acc. Chem. Res.綜述:硫化物基全固態電池規模化的問題與進展
圖1. 電池制造方案示意圖
此外,使用帶有纖維粘結劑的干膜的過程也引起了人們的興趣,其降低了制造成本,保護了環境,并提高了體積能量密度。最后,作者綜述了電池組裝和操作的優化。
特別是在制造步驟和電池操作期間,普遍采用對每個單電池施加外部壓力以實現高電池性能,通過將其與界面穩定性和穩健的顆粒間接觸相關聯來討論加壓的影響。基于迄今為止取得的重大進展,本研究旨在鼓勵電池界利用廣泛的專業知識來推進實際可行的基于硫化物的ASSB。
Acc. Chem. Res.綜述:硫化物基全固態電池規模化的問題與進展
圖2. 基于硫化物的ASSB的代表性電極制造工藝
Issues and Advances in Scaling up Sulfide-Based All-Solid-State Batteries, Accounts of Chemical Research 2021. DOI: 10.1021/acs.accounts.1c00333

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