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Nat. Mater.顛覆固態(tài)電池制造技術(shù)，將固態(tài)電解質(zhì)熔了!

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采用無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰金屬和鋰離子電池(ASSLBs)提高了電動(dòng)汽車和其他應(yīng)用的安全性。然而，目前的無(wú)機(jī)ASSLB制造技術(shù)存在成本高、固態(tài)電解質(zhì)和導(dǎo)電添加劑過(guò)量、可獲得的體積能量密度低等問(wèn)題。這種制造方法需要分別制造燒結(jié)陶瓷固態(tài)電解質(zhì)和ASSLB電極，然后在一個(gè)精確控制的環(huán)境中仔細(xì)堆疊并燒結(jié)在一起。這些制造過(guò)程比較復(fù)雜，提升了電池成本，一定意義上減緩了全固態(tài)電池的商業(yè)化。

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為了解決電池制造的繁瑣，喬治亞理工Gleb Yushin課題組提出了一種顛覆性制造技術(shù)，該技術(shù)降低了固態(tài)電池的制造成本，并改善了體積能量密度。該方法模擬了商業(yè)的使用液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池制作工藝，但使用的是具有低熔點(diǎn)的固態(tài)電解質(zhì)，在中等高溫(~300℃或以下)下將其滲透到致密、熱穩(wěn)定的電極中，然后在冷卻過(guò)程中凝固。該方法可以使用幾乎相同的商用設(shè)備用于電極和電池的制造，這大大降低了工業(yè)化的障礙。以LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2為正極，Li4Ti5O12和石墨為負(fù)極，采用這種節(jié)能方法制備了無(wú)機(jī)全固態(tài)電池，取得了很好的性能。這種電池的特性為加速采用全固態(tài)電池以實(shí)現(xiàn)更安全的電力運(yùn)輸提供了新的機(jī)會(huì)。
值得注意的是，這項(xiàng)工作是在美國(guó)電池制造商Sila Nanotechnologies的資助下進(jìn)行的，Gleb Yushin也是這家公司的股東，希望他們能夠利用這項(xiàng)技術(shù)推動(dòng)固態(tài)電池的商業(yè)化！

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圖1. 熔融固態(tài)電解質(zhì)注入示意圖

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圖2. 熔體滲入后電極形態(tài)的表征

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圖3. 對(duì)熔體滲入前后SSE和電極材料的微觀結(jié)構(gòu)和熱特性進(jìn)行了表征

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圖4. 熔融浸漬法制備NCM111/LTO全固態(tài)電池的電化學(xué)性能
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鏈接
Xiao, Y., Turcheniuk, K., Narla, A.?et al.?Electrolyte melt infiltration for scalable manufacturing of inorganic all-solid-state lithium-ion batteries.?Nat. Mater.?(2021).
https://doi.org/10.1038/s41563-021-00943-2

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