作为下一代电池,全稳态电池(ASSB)吸引了广泛的关注。通常,ASSB包括无机固体电解电池,聚合物固体电解电池,复合聚合物/陶瓷固体电解电池等。但是,在Assb的设计和制造中仍然存在令人生畏的挑战。ASSB的最大挑战是接口问题,这导致ASB的容量,骑自行车和速率表现远低于传统LIB的能力。通常,界面问题非常复杂,可以在[24]中找到详细的讨论。图2(b)显示了ASSB的典型接口问题[25]。通常,空间电荷层和界面层会导致较大的界面阻抗,从而降低反应动力学并限制电池的性能。此外,充电和放电将进一步加剧接口问题。在
作为下一代电池,全稳态电池(ASSB)吸引了广泛的关注。通常,ASSB包括无机固体电解电池,聚合物固体电解电池,复合聚合物/陶瓷固体电解电池等。但是,在Assb的设计和制造中仍然存在令人生畏的挑战。ASSB的最大挑战是接口问题,这导致ASB的容量,骑自行车和速率表现远低于传统LIB的能力。通常,界面问题非常复杂,可以在[24]中找到详细的讨论。图2(b)显示了ASSB的典型接口问题[25]。通常,空间电荷层和界面层会导致较大的界面阻抗,从而降低反应动力学并限制电池的性能。此外,充电和放电将进一步加剧接口问题。在
基于氧化物固体电解质的全固态电池 (ASSB) 是未来高能量密度、更安全的电池的有希望的候选者。为了估算氧化物基 ASSB 的未来制造成本,对固体氧化物燃料电池 (SOFC) 和多层陶瓷电容器 (MLCC) 生产技术进行了系统的识别和评估。基于需求分析,评估了这些技术在 ASSB 生产中的适用性。使用蒙特卡罗模拟对最有前途的技术进行技术准备情况比较。对氧化物基 ASSB 生产场景的全面概述和系统分析揭示了成熟的湿涂层技术(例如流延和丝网印刷)的显著优势。然而,气溶胶沉积法等新兴技术可能会使高温烧结步骤无效。通过与 SOFC 生产进行比较并采用传统电池生产的学习率,对石榴石基 ASSB 的制造成本进行了估算,表明如果石榴石固体电解质的材料成本可以降低到 60 美元/千克以下,那么电池级(包括外壳)的价格可以低于 150 美元/千瓦时。基于这些发现,可以得出从实验室研究到工业规模的扩大方案,为大规模生产高能量密度的更安全电池铺平道路。
使用硫化物固体电解质 (SE) 的全固态电池 (ASSB) 是下一代能源装置的有吸引力的候选者,其寿命比使用有机溶剂的液态锂离子电池 (LIB) 更长。众所周知,即使在干燥室等环境中,硫化物 SE 暴露在潮湿环境中也会导致离子电导率降低并产生有毒的硫化氢。然而,暴露在潮湿环境中对 ASSB 电池性能的影响迄今为止尚未完全阐明。为了填补这一知识空白,本文描述了水分对硫化物 SE 未暴露或暴露在露点为 -20°C 的干燥室模拟空气中的 ASSB 正极耐久性的影响的研究。在电池耐久性评估之后,对正极进行了飞行时间二次离子质谱 (ToF-SIMS) 测量,并利用暴露的 SE 观察了电池中的特征降解模式。
使用硫固体电解质(SES)的全稳态电池(ASSB)是有吸引力的候选物,因为与使用有机溶剂相比,使用液体型锂离子电池(LIBS)比液体型锂离子电池(LIBS)更长。sulfer ses,即使在干燥室等环境中,也会在暴露于水分时会降低其离子电导率并产生有毒的氢硫。然而,到目前为止,尚未完全阐明水分暴露在ASSB细胞性能上的影响。旨在填补这一知识的差距,本文描述了水分对ASSB阳性电极的耐用性的影响,并在这项研究中以露室模拟的空气暴露或暴露于干室模拟的空气中,在这项研究中为-20°C。在细胞耐用性评估后,在阳性电极上进行了二级离子质谱(TOF-SIMS)测量时间,并使用裸露的SE在细胞中观察到了特征降解模式。
使用硫固体电解质(SES)的全稳态电池(ASSB)是有吸引力的候选物,因为与使用有机溶剂相比,使用液体型锂离子电池(LIBS)比液体型锂离子电池(LIBS)更长。sulfer ses,即使在干燥室等环境中,也会在暴露于水分时会降低其离子电导率并产生有毒的氢硫。然而,到目前为止,尚未完全阐明水分暴露在ASSB细胞性能上的影响。旨在填补这一知识的差距,本文描述了水分对ASSB阳性电极的耐用性的影响,并在这项研究中以露室模拟的空气暴露或暴露于干室模拟的空气中,在这项研究中为-20°C。在细胞耐用性评估后,在阳性电极上进行了二级离子质谱(TOF-SIMS)测量时间,并使用裸露的SE在细胞中观察到了特征降解模式。
摘要:由4 V类氧化物阴极活性材料(CAM),无机固态电解质(SE)和锂金属阳极组成的全稳态电池(ASSB)被认为是储能技术的未来。迄今为止,除了阳极处的已知树突问题外,由于SE的氧化降解和SE和CAM之间的氧化性降解以及机械完整性的丧失,阴极不稳定性被认为是ASSB发育中最重要的障碍。在本研究中,我们通过开发具有两个关键设计元素的复合阴极结构来解决这些挑战:(1)具有高氧化稳定性的HALIDE SE,可以直接使用未涂层的4 V类CAM和(2)单晶(SC)凸轮以消除与体积变化和机械性不稳定相关的跨层间裂纹。我们展示了在此类ASSB细胞上的表现出色的性能,并结合了未涂层的SC-Lini 0.8 CO 0.1 Mn 0.1 O 2(NMC811)CAM,A LI 3 YCL 6(LYC)SE(LYC)SE和合金阳极中的LI-李 - 在C/5的高排放能力为170 mAh/g,在C/5的能力下,在C/5的能力下,几乎是90%的1000 cyc cyceles 1000 cycles 1000 cycles。通过对多晶和单晶NMC811复合阴极的比较研究,我们揭示了在后一种细胞设计中实现这种稳定循环的工作机制。该研究强调了正确的阴极复合设计的重要性,并为表现更好的ASSB细胞的未来发展提供了关键的见解。i
引言对储能解决方案的越来越多的需求刺激了对高性能,持久和低成本电池的需求,并且固态电池(ASSB)作为锂离子电池的有前途的替代品,由于其安全性和高能密度的潜力[1]。ASSB通过锂离子在阳极和阴极之间通过固体电解质的运动运行,通过消除与液体电解质相关的泄漏和挥发性风险来增强安全性和能量密度[2]。该项目的研究重点是通过了解细胞内的降解机制和机械应力来提高性能,利用多物理学模型和压力分析来优化其寿命,效率和安全性。
摘要:在设计可充电电池设计中的创新是为了克服安全问题并满足能源需求。在这方面,已经开发出了新一代的锂离子电池(LIB)(LIBS),以全稳态电池(ASSB)的形式开发出来,引起了极大的高能密度和出色的机械电气化学稳定性的关注。本综述介绍了ASSB技术研究和开发的当前状态。为此,在过去的二十年中对文献和专利的研究以及市场分析进行了研究,强调了科学的成就如何为商业上的筹款活动的应用提供了信息。分析过去20年中注册的专利显示,其中的数量在2000年初每年仅增加了数字,而在2020年则超过342。已发表的有关该主题的文献和专利,称固态电解质(SSE)为ASBS的主要组成部分,大多数专利的例子称为固体无机电解质(SIES),然后是固体聚合物电解质(SPES)(SPES)和固体混合电解质(SHES)(SHES)。调查公司网站,社交媒体专业文件,报告和学术出版物,确定了与Assbs相关的93家公司。汇编了固态电池行业中的领先业务清单,其中36个提供了有关其产品组合中ASSB单元的信息,以详细分析。
抽象的全稳态电池(ASSB)被认为是提高电池安全性和能量密度的最有希望的候选者。硫化物电解质具有狭窄的电化学窗口,该窗口阻碍了其应用与高压阴极。具有高压耐力的卤化物电解质可以帮助解决此问题。在此,采用喷涂和污染方法的组合用作处理自由的LI 6 PS 5 Cl(LPSCL)不对称的电解质膜(19.23Ωcm2,75μm),用10μmLi3包含6(Licl)层装饰。LICL-LPSCL不对称的电解质膜增强了高压稳定性,使LINI 0.83 CO 0.83 CO 0.11 Mn 0.06 O 2(NCM811)和LI 1.2 Ni 0.13 CO 0.13 CO 0.13 CO 0.13 Mn 0.54 0.54 O 2(LRMO)Cathodes。NCM811 | LICL-LPSCL | NSI ASSB的初始库仑效率(ICE)为85.13%,在200个周期后的容量保留率为77.16%。Compared with the LPSCl membrane, the LICl-LPSCl membrane displayed high stability with the LRMO cathode as the charging cut-off voltage increased to 4.7 V, which improved the initial charge capacity from 143 to 270 mAh g −1 and achieved stable cycling of 160 mAh g −1 at 0.5 C. Additionally, we attempted continuous LICl-LPSCl membrane production and utilized the product to fabricate a基于LRMO的小袋型ASSB。LICL-LPSCL电解质膜的制造证明了其在Assbs中的可控和行业适应应用的潜力。