固態鋰電池由于具有很好的安全性和能量密度,有可能替代目前實用液態電解液的先進非溶液鋰離子電池。但是,固態電池的電池工程化設計目前的發展受到限制。
有鑒于此,韓國能源研究院(Korea Institute of Energy Research) Jinsoo Kim、蔚山科學技術院(UNIST) Sung-Kyun Jung等報道了基于電極和電解質組分微觀結構的設計以及對電池結構參數進行參數化設計,用于發展高能量固態電池。
本文要點
(1)
提供了固態電池的設計理念和實驗驗證,這些設計和指導內容包括電解質的合理微結構、宏觀結構、制備方法和過程。搭建了多尺度和多參數的設計平臺,涵蓋了組成/能量密度/擔載量等問題以及有害的電極組成,固體電解質的物理特征,電極的尺寸/堆疊數目等能夠影響電池能量的參數。
(2)
使用固體聚合物電解質組裝并且測試了10層以及4層袋裝固態鋰電池,這種袋裝電池的起始容量分別能夠達到280 Wh kg-1(能量密度為600 Wh L-1)和310 Wh kg-1(能量密度為650 Wh L-1)。
參考文獻
Lee, W., Lee, J., Yu, T. et al. Advanced parametrization for the production of high-energy solid-state lithium pouch cells containing polymer electrolytes. Nat Commun 15, 5860 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-50075-9
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50075-9