鉅大LARGE | 點擊量:1569次 | 2020年12月31日
高能全固態(tài)鋰硫電池如何組裝?
全固態(tài)鋰電池(ASSLB)通過使用不易燃的無機固體電解質(zhì),顯著提高了當(dāng)今鋰離子電池的安全性和能量密度,固體電解質(zhì)在ASSLB方面起著關(guān)鍵作用。
由于具有優(yōu)異的離子傳導(dǎo)性和機械性能,硫化物基固體電解質(zhì)是最有希望的電解質(zhì)之一,幾種硫化物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率與有機液體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率相當(dāng)或甚至更高,使得全固態(tài)鋰離子電池具有非常高的循環(huán)和速率性能。
然而,在這些ASSLB中通常使用非常厚的固體電解質(zhì)(~0.5-1.0mm),使得這些ASSLB的電池級能量密度仍限于<200Wh/kg,低于商業(yè)化鋰離子電池的能量密度。已經(jīng)報道了許多制備薄電解質(zhì)層的方法,但從未將這些薄電解質(zhì)應(yīng)用到高能量密度的電池中(例如Li-S),這是因為薄電解質(zhì)層在電池制造或操作期間易于破裂,特別是對于具有大體積的S正極和Li負(fù)極。
因此,一般情況下,電池組裝使用的正極材料是LiCoO2和FeS2,而負(fù)極材料是石墨,Li4Ti5O12和Li-In合金,從而限制了ASSLB的能量密度。
將活性材料與氣相生長碳纖維(VGCF)和LPS電解質(zhì)按重量比為75:10:15混合以制備正極。Li2S在正極復(fù)合材料中的含量為43.4wt%,這是所有報道的基于Li2S正極的全固態(tài)電池中的最高值。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
首先,將得到的正極粉末與聚四氟乙烯(PTFE)粘合劑混合,在研缽中研磨,然后卷成薄片,將制備好的正極薄膜冷壓到SS網(wǎng)狀集電器上。
其次,通過將甲苯中LPS懸浮液滴加到Kevlar非織造支架中,隨后在真空下干燥過夜來制備薄電解質(zhì)層。
最后,將LPS-Kevlar電解質(zhì)冷壓在正極膜上,將薄的Li金屬附著到固體電解質(zhì)的頂側(cè)以形成全固態(tài)全電池。值得注意的是,本文中LPS與Li不是熱力學(xué)穩(wěn)定的,而是通過形成鈍化界面來實現(xiàn)界面穩(wěn)定性。
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