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无机全固态电致变色材料与器件研究进展
收稿日期: 2019-06-24; 收到修改稿日期: 2019-11-18 基金项目: 国家自然科学基金 (51572284, 51972328, 51903244); 中国科学院青促会人才支持计划 (2018288); 高性能陶瓷和 超微结构国家重点实验室青年基金 (SKL201703); 上海市浦江人才项目 (18PJD051); 安徽省重点研发计划 (1804a09020061) National Natural Science Foundation of China (51572284, 51972328, 51903244); Youth Innovation Promotion Asso- ciation, Chinese Academy of Sciences (2018288); Science Foundation for Youth Scholar of State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructures (SKL201703); Shanghai Pujiang Program (18PJD051); Key Research and Development Plan of Anhui Province (1804a09020061) 作者简介: 贾汉祥 (1993–), 男 , 博士研究生 . E-mail: jiahanxiang@student.sic.ac.cn JIA Hanxiang(1993–), male, PhD candidate. E-mail: jiahanxiang@student.sic.ac.cn 通讯作者: 曹 逊 , 研究员 . E-mail: cxun@mail.sic.ac.cn CAO Xun, professor. E-mail: cxun@mail.sic.ac.cn
基于钠电化学的全固态电池
成本 $/kWh 石墨 12.50 10.23 Li-Si 合金 2.10 0.19 Na-Sn 合金 16.10 11.50 电解质 12.50 10.13 SSE-Sep *50.00 12.06 SSE-Sep 0.28 0.09 隔膜 160.00 24.00 SSE-Cat *50.00 14.71 SSE-Cat 1.73 0.49 铝 7.41 2.09 铝 7.41 0.98 铝 7.41 2.38 铜 13.45 12.55 铜 13.45 5.90 铜 不需要 阴极 20.00 30.03 阴极 17.00 25.01 阴极 1.51 4.89 制造占总成本的 35% 制造占总成本的 25% 制造占总成本的 50% 总计 $135/kWh 总计 <$80/kWh 总计 <$40/kWh（目标）
无阳极钠全固态电池 | LESC
无阳极电池因其重量轻、体积小、成本低而具有最佳的电池结构。然而，不稳定的阳极形态变化和阳极-液体电解质界面反应限制了它们的应用。电化学稳定的固体电解质可以通过沉积致密的钠金属来解决这些问题。此外，一种新型的铝集流体可以与固体电解质实现紧密的固-固接触，从而允许在高面积容量和电流密度下实现高度可逆的钠电镀和剥离，这是以前用传统铝箔无法实现的。无钠阳极全固态电池全电池已演示了数百次稳定循环。这种电池结构为其他电池化学反应的未来发展方向提供了方向，以实现低成本、高能量密度和快速充电的电池。
全固态电池的微观结构解析模型
摘要 全固态电池是有前途的高能量密度存储设备。为了在不进行昂贵的反复试验的情况下优化其性能，提出了微观结构解析连续模型来了解电极结构对其性能的影响。我们讨论了固态电池微观结构解析建模的最新进展。虽然并非所有实验观察到的现象都能准确表示，但这些模型普遍认为固体电解质的低离子电导率是一个限制因素。最后，我们强调需要微观结构解析的降解机制模型、制造效应和人工智能方法，以加快全固态电池电极界面的优化。
促进全固态薄膜电池的制造
电池模块包含三种类型的沉积室。PLD 室使我们能够生长外延阴极和固态电解质，这些电解质可以以择优晶体取向生长，以研究和优化其性能。配备转盘，我们能够依次沉积多达 6 种靶材。PLD 室具有双光束设置，使我们能够同时沉积两个靶材。溅射室可用于沉积金属或氧化物薄膜，特别是含氮电解质（如 LiPON）或阴极涂层，以帮助控制金属从阴极溶解到电解质中。直接连接热蒸发器，无需破坏真空即可依次沉积金属（如锂阳极）。
无阳极全固态电池 - 材料未来
蓬勃发展的电动汽车 (EV) 行业对具有更高能量密度和更高安全性的二次电池的需求日益增加 [1,2]。在传统锂离子电池 (LIB) 中，石墨由于其低还原电位、优异的可逆性和高电子/离子电导率而长期被视为一种良好的负极材料 [3-5]。然而，延长电动汽车每次充电的行驶距离需要将能量密度提高到超出商用 LIB 的范围。沿着这个方向，新型负极材料和结构的开发引起了业界的广泛关注 [6-9]。特别是从电池配置的角度来看，无负极结构被认为是最合适的能量密度结构，因为不需要活性材料可以最大程度地减小电极体积。请注意，人们已经通过修改集流体或设计电解质在 LIB 中研究了无负极系统 [10-13]。在安全性方面，与传统内燃机相比，电动汽车电池组中电池串联密集排列所带来的火灾隐患更难解决。点火后，电动汽车电池组容易起火，并迅速蔓延到周围的电池组和其他配件 [14]，因为相邻电池组中的电池很容易满足点火的三个条件：氧气、热量和燃料。由于将氧气和热量从电池系统中排除几乎是不可行的，因此人们的注意力自然而然地集中在商用 LIB 中的易燃电池组件上，即碳酸盐基液体电解质。这就提出了一个问题 [15]：能否在不牺牲关键电化学性能的情况下将这些电解质替换为不易燃的电解质？对解决这一问题的需求不断增长，导致了全固态电池 (ASSB) 的出现
用于大气的 2 THz 全固态接收器设计...
与小型SAT兼容的系统为4千克质量，10U体积和15W以下的功率。这将通过在Terahertz频率上工作的基于Schottky的杂尼光谱仪来解决这一问题，并在室温下以较大的瞬时带宽和高光谱分辨率进行操作。在保持最先进的性能的同时，满足所有条件的两个主要关键系统参数包括：1）混合器的配置，其外在层定义，匹配的传输线和外壳，2）本地振荡器子系统部分及其校准。表I为当前的设计工作提供了上下文。最佳记录的系统[2]和[3]使用基本平衡的混合器，分别在2 THz处使用5 MW和10-12 MW的局部振荡器功率，可舒适地由二氧化碳泵送的甲醇气体激光器提供。基本混合器的选择是合理的，因为它们在理论上可以比次谐波混合器达到更好的噪声性能[4]。但是，亚谐波拓扑通过将其工作频率降低了两个，从而放松了局部振荡器（LO）源。此配置还避免了使用宽敞的二氧化碳激光器的要求，该激光器远非满足质量/音量/功率标准，并且无法通过Schottky Local振荡器源可以轻松实现光谱可调性[5] [6]。提议的接收器利用了混合器的平面Schottky二极管，并乘以LO。
增强阴极-石榴石界面用于高容量全固态...
摘要 石榴石型固态电解质 (SSE) 因其高离子电导率、宽电化学窗口和显著的 (电) 化学稳定性而成为全固态锂 (Li) 电池的首选。然而，正极/石榴石界面差和正极负载普遍较低等棘手问题阻碍了它们的实际应用。在此，我们展示了通过放电等离子烧结构建增强正极/石榴石界面的方法，通过将 Li 6.5 La 3 Zr 1.5 Ta 0.5 O 12 (LLZTO) 电解质粉末和 LiCoO 2 /LLZTO 复合正极粉末直接共烧结成致密的双层，并以 5 wt% 的 Li 3 BO 3 作为烧结添加剂。具有 LiCoO 2 /LLZTO 交联结构的块状复合正极牢固地焊接到 LLZTO 层上，从而优化了锂离子和电子的传输。因此，一步集成烧结工艺实现了 3.9 Ω cm 2 (100 ◦ C) 的超低正极/石榴石界面电阻和高达 2.02 mAh cm −2 的高正极负载。此外，Li 3 BO 3 增强的 LiCoO 2 /LLZTO 界面还能有效减轻 LiCoO 2 的应变/应力，从而有助于实现卓越的循环稳定性。面积容量为 0.73 mAh cm −2 的块体型 Li|LLZTO|LiCoO 2 -LLZTO 全电池在 100 µ A cm −2 下经过 50 次循环后的容量保持率为 81.7%。此外，我们发现不均匀的锂沉积/剥离会导致间隙的形成，最终导致长期循环过程中锂和 LLZTO 电解质的分离，这成为大容量全电池中的主要容量衰减机制。这项工作深入了解了 Li/SSE 界面的退化，并提出了从根本上改善石榴石基全固态锂电池电化学性能的策略。
电极结构技术对全固态电池性能的影响
全固态电池是提高电池性能和安全性的有前途的技术，它具有固体锂离子导电电解质（SE）。全固态电池可以实现锂金属负极，显著提高可实现的体积和重量能量密度。[10] 然而，全固态电池仍然面临一些限制。其中包括稳定性问题、众多固-固界面处的高电荷转移阻力、SE 的离子电导率不足以及正极设计未优化。[11,12]