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황화물 기반 전고체 리튬 배터리용 양극에 대한 최근 진행 상황 - 기타 양극

황화물 기반 전고체 리튬 배터리용 양극에 대한 최근 진행 상황 - 기타 양극

Oct 25 , 2023

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최근 진행상황 황화물계 전고체 리튬전지용 음극

... 2부 기타 양극


저자: JIA Linan, DU 이보, 궈방준, 장시

1. 학교 상하이교통대학교 기계공학과, 상하이 200241, 중국

2. 상하이 Yili New Energy Technology Co., LTD. , 상하이 201306, 중국



리튬합금 음극

심각한 계면부반응으로 인해, 순수한 리튬은 황화물 고체 전해질에 직접 사용하기 어렵습니다. 단기적으로는 리튬 합금 소재가 더 매력적인 옵션을 제공합니다. 금속 리튬 양극과 비교하여 리튬 합금 양극은 인터페이스 습윤성, 인터페이스 부반응 발생 억제, 고체 전해질의 화학적, 기계적 안정성을 향상시킵니다. 인터페이스하고 리튬 수상돌기의 성장으로 인한 단락을 방지합니다. ~에 동시에, 액체 리튬 이온 배터리와 비교하여 합금 양극은 전고체전지에서 더 높은 에너지 밀도와 더 나은 안정성을 보여준다. 그러나 합금 음극은 더 큰 부피와 구조적 어려움을 겪게 됩니다. 충방전 중 변화(예: Li-Si 합금, Li-Sn 합금 등) 따라서 합금의 개발 및 응용에 대한 추가 연구가 필요합니다. 재료. 다양한 리튬 합금 중에서 Li-In 합금이 인기가 높습니다. 더 나은 기계적 연성과 지속적인 산화환원으로 인해 실험실 규모 넓은 화학양론적 범위에 걸친 전위(0.62V 대 Li+/Li). Li-In 합금은 일반적으로 열역학적 및 운동학적으로 안정한 물질로 간주됩니다. 황화물 전해질용. 그것은 실험실에서 테스트하기 위해 널리 사용됩니다. 좋은 사이클을 보이면서 전해질이나 음극재의 성능을 발휘합니다. 낮은 전류 및 낮은 부하 조건에서 안정성. 그러나 산화환원 Li-In 합금의 전위와 분자량이 높기 때문에 크게 감소합니다. 전고체 리튬이온 배터리의 에너지 밀도 장점. 일반적으로 연구에서는 리튬 수상돌기의 성장이 없다고 생각합니다. Li-In 합금. 그러나 Luo et al. 에 대한 충전 및 방전 테스트를 수행했습니다. Li-In|LPSCl|LNO@NCM622 고전류밀도(3.8) 전고체전지 mA·cm-2) 및 높은 부하(4 mA·h·cm-2). 배터리가 짧은 것으로 확인되었습니다 약 900사이클 후에 회로를 순환합니다. 배터리는 안정적인 사이클을 유지했습니다. 충전-방전 사이클 동안 용량 및 거의 100%의 쿨롱 효율 향상 890사이클로 증가했으나 891사이클 이후부터 용량이 급격하게 감소하기 시작하였고, 897번째 사이클에서 거의 0으로 떨어진다. 관련 충전 및 방전 전압 891번째부터 897번째 사이클까지의 배터리 곡선 용량은 점차 증가하는 반면 해당 방전 용량은 감소합니다. 897번째 사이클에서는 배터리가 계속 충전되고 용량이 전압 증가율이 낮아지면서 계속 증가합니다. 내부 단락 및 배터리 고장이 발생했음을 나타냅니다. 그만큼 Li-In 수상돌기의 성장 메커니즘은 SEM, XPS 및 기타를 통해 밝혀졌습니다. 특성화 및 AIMD 시뮬레이션. 고전류 및 높은 부하 조건. Metallic In은 열역학적으로나 동역학적으로 불안정합니다. 황화물 전해질에. 부피 변화와 약간의 계면 반응으로 인해 Li-In 수상돌기의 성장으로 인해 궁극적으로 배터리 고장으로 이어짐 긴 주기. 리튬 수상돌기의 수직 성장과는 다르게, Li-In 수상돌기의 성장 모드는 기공과 입자를 따라 측면 성장입니다. 경계. 성장속도가 느리고 황화물에 대한 손상이 거의 없음 전해질 구조(그림 6). 따라서 Li-In 수상돌기 성장은 금속의 전기화학적 안정성을 향상시켜 억제 전극/고체 전해질 및 전해질의 다공성을 감소시킨다.

Fig.6 Before and after cycling interface evolution for Li-In|LPSCl|LNO@NCM622 cell

그림 6 사이클링 인터페이스 진화 전후 Li-In|LPSCl|LNO@NCM622 셀

Al은 연성이 높다는 장점이 있으며, 높은 매장량과 높은 전자 전도성. 이론적인 측면이 높다 특정 용량(990 mA·h·g-1)과 작은 볼륨 확장률(96%) 리튬합금재료. 이는 가장 유망한 전고체 상태 중 하나입니다. 리튬전지 음극소재. 그림 7(a)에 표시된 것처럼 Pan et al. 준비했다 바인더와 도전제가 없는 Li-Al 합금 음극(Li0.8Al, 특정 용량 793mA·h·g-1, 0.35V 대 Li+/Li). 와 호환성이 좋다 LGPS 전해질. 이는 다음의 작업 잠재력 때문입니다. 준비된 Li-Al 합금 양극은 실제 전기화학적 안정성 범위 내에 있습니다. LGPS 창 [그림. 7(b)]. 전해질의 감소를 방지하고 분해, 조립된 전고체전지의 우수한 성능을 보여주었다. 200사이클에서 용량 유지율이 93.29%에 달하는 가역성. N/P 비율이 1.25인 조건에서 배터리 에너지 밀도는 541 W·h·kg-1로, Li-Al 합금의 응용 가능성이 우수함을 입증합니다.

Fig.7 Schematics of the Li-Al alloy anode in ASSLBs

그림 7 ASSLB의 Li-Al 합금 양극 구조


Sakumaet al. Li-Sn의 매칭을 연구했습니다. 합금, Li-Si 합금 및 Li4-x Ge1-x P x S4 전해질, 그리고 더 작은 것으로 관찰되었습니다. 인터페이스 저항과 더 높은 산화환원 전위. Hashimotoet al. 사용된 일련의 Li4.4Ge x Si1-x(x=0~1.0)를 준비하기 위한 고에너지 볼 밀링. 그 중 Li4.4Ge0.67Si0.33이 가장 큰 비용량(190)을 나타냅니다. mA·h·g-1) 충전 및 방전 가역성이 우수합니다. Park et al. 사용된 리튬분말과 실리콘분말을 혼합, 분쇄하는 기계식 볼밀링 Li4.4Si 합금, Li4Ti5O12 양극 및 Li2S-P2S5를 준비합니다. 전고체 리튬전지를 조립하기 위한 전해액. 연구 결과 2차 이후 배터리 성능이 눈에 띄게 향상됐다는 것 Li-Si 합금의 볼밀링, 즉 입자 크기의 감소 리튬-Si 합금은 균일한 증착과 박리를 돕는다. 충방전 과정에서 리튬이 발생합니다.

리튬 합금 필름은 다음과 같은 용도로도 사용할 수 있습니다. 음극계면을 안정화시키는 것을 의미한다. Choiet al. 간단한 것을 사용했다 두께가 10μm인 Ag와 두께가 있는 Li를 결합하는 압연방식 150 μm의 Li-Ag 합금 필름을 얻기 위해 외부에서 압력을 가했습니다. Ag 함량이 높기 때문에 황화물과 안정적인 계면을 쉽게 형성합니다. 전해질은 리튬 수상돌기의 성장을 억제합니다. 또한, Li-Ag 합금을 형성하지 못하고 남은 소량의 Ag가 Li와의 고용체 반응으로 인해 불균일한 성장이 완화됩니다. 리튬. 조립된 전고체전지는 140사이클에 걸쳐 94.3%를 달성했으며, 12C의 높은 속도에서도 안정적으로 사이클할 수 있습니다. Kato 등의 연구. Li/Li3PS4에 Au 필름을 삽입하는 것을 발견했습니다. 전해질 인터페이스는 초기 리튬 이후 공극 형성을 방지할 수 있습니다. 용해 및 Li 증착 사이트 증가로 인해 개선에 도움이 됩니다. 배터리의 가역성. 또한, Au 필름이 용해되는 과정은 다음과 같습니다. 금속 리튬은 전기화학적 성능을 향상시키는 이유가 될 수 있습니다. 음극 인터페이스의. Au 필름이 있는 Li 대칭 셀 Li/Li3PS4 인터페이스에 삽입되어 높은 전류 밀도에서 안정적으로 작동할 수 있습니다. (1.3 mA·cm-2) 및 단락 없는 대면적 용량(6.5 mA·h·cm-2). 조립된 Li/Au/Li3PS4/LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 전고체 배터리는 2.4mA·cm-2의 높은 전류 밀도에서 200배 이상의 사이클 수명을 제공합니다.

실리콘 양극

Si는 가장 큰 것 중 하나로 간주됩니다. 초고이론 비용량으로 인해 유망한 음극 소재 (4200 mA·h·g-1), 높은 예비력, 저렴한 비용, 환경 친화성, 무독성, 0.4V의 낮은 작동전위. 응용 연구 액체 리튬 이온 배터리의 Si 양극은 30년이 지났지만 여전히 인기가 많습니다. 최근에는 전고체 리튬으로서 배터리가 에너지 연구 분야에 진출하고 전환 작업이 시작되었습니다. 액체 리튬이온 배터리 시스템에서 잘 발달된 실리콘 기술 전고체 배터리 시스템까지. 그러나 에 대한 연구와 비교하면 액체리튬이온전지용 고용량 실리콘 음극 개발, 비록 실리콘 양극을 기반으로 한 응용에 대한 보고는 거의 없지만 황화물 전고체 배터리에 대한 입증된 결과는 여전히 상당히 중요한. 그러나 Si 양극은 전자 전도성이 낮습니다(1.56×10-3). S·m-1), 낮은 리튬이온 확산계수(10-14ï½10-13) cm2·S-1), 대용량 팽창(Li4.4Si는 약 360%) 등 적용 범위가 제한되는 단점이 있습니다. 시가 된 이유 배터리의 음극 고장은 일반적으로 큰 볼륨으로 인해 발생합니다. 리튬화/탈리튬화 공정 중 Si의 팽창으로 인해 가루가 생기고 갈라지고 엄청난 스트레스를 받으며 심각한 일련의 현상이 발생합니다. 파괴적인 결과. 예를 들면 다음과 같습니다. (1) 구조적 악화 방전/충전 중 반복적인 분쇄로 인해 전극의 무결성이 저하됩니다. (2) 다음으로 인한 전극과 집전체의 단선 계면 스트레스. (3) 리튬이온은 계속해서 소모된다. SEI층의 연속적인 형성-파괴-재형성 과정.

현재 일반적으로 사용되는 방법은 전고체 리튬 배터리용 실리콘 양극 최적화에는 크기가 포함됩니다. 제어(나노실리콘), 구조설계, 박막양극, 합금화, 압력 애플리케이션, 고급 바인더/전도성 재료를 사용한 복합 양극(예: Si-C 양극) 등 Sakabe et al. 마그네트론 스퍼터링을 사용하여 준비 비다공성 및 다공성 비정질 실리콘 양극을 결합하여 사이클 성능 테스트를 수행하기 위한 80Li2S·20P2S5 전해질. 100사이클 후에, 3.00μm 두께의 비다공성 비정질 실리콘막은 약 47%만 나타냈습니다. 10번째 사이클 대비 용량. 4.73μm 다공성 비정질 실리콘 필름 3000mA·h·g-1만큼 높은 리튬화 용량을 보여줍니다. 100사이클 후에는 10사이클 대비 용량 유지율은 93%를 넘어섰다. 그것은 다음을 보여줍니다 다공성 구조는 사이클 안정성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 배터리. Okunoet al. 다공성 실리콘 복합 양극을 적용한 Li3PS4 전해질을 적용한 전고체 배터리로 높은 용량 유지력을 보여줌 100사이클에서 90% 이상의 비율. 그 이유는 실리콘에 기공이 있기 때문입니다. 입자는 리튬화 및 탈리튬화 동안의 엄청난 부피 변화를 해결합니다. 사이클 안정성 향상. 이에 비해 상업용 사이클의 안정성은 비 다공성 실리콘 양극은 열악하고 100의 용량 유지율 주기는 20%에 불과하거나 그보다 낮습니다. Poetkeet al. 실리콘-탄소를 보고했다 복합 공극 나노물질을 음극 전극으로 사용 전고체 리튬이온전지에 성공적으로 적용 Si-C|Li6PS5Cl|NCM 완전 배터리. 나노구조의 Si-C 복합재료가 사용되었습니다. 연구는 실리콘 나노입자(SiNP)와 외부 탄소 사이의 간격을 제공합니다. 껍데기. 탄소 껍질은 실리콘 부피 변화를 효과적으로 보상할 수 있으며, 순수 SiNP와 비교하여 전기화학적 성능이 향상되었습니다.

최근 몇 년간 학계에서는 순수 실리콘 양극 연구에서 반복적으로 획기적인 성과를 거두었습니다. ~ 안에 2020, Cangaz 외. PVD로 제조된 원주형 실리콘 양극을 보고했습니다. 공정을 거쳐 Li6PS5Cl 전해질 및 LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2와 결합됩니다. 높은 비용량을 갖는 전고체전지를 제조하기 위한 양극재 (210mA·h·g-1). 원주형 실리콘 양극은 1년 이상 동안 안정적으로 순환되었습니다. 3.5mA·h·cm-2의 고부하에서 100배, 쿨롱 효율은 다음과 같습니다. 99.7%~99.9%로 높습니다. 사이클 동안 기둥 모양의 실리콘 구조는 수직 방향의 리튬 양극과 유사한 1차원 호흡 효과 방향. 이러한 일차원적 호흡은 내재적 호흡으로 보상될 수 있습니다. 기둥형 실리콘 구조의 다공성과 외부 스택 압력, 안정적인 2차원 SEI를 형성합니다. 동시에 스택 압력 (20 MPa)는 또한 원주형 실리콘의 박리와 전류를 억제합니다. 수집기. 금속 리튬 양극과 비교하여 이 원주형 실리콘 양극은 리튬 수상돌기, 단락 및 리튬 손실의 위험을 제거합니다. 2021년에는 Tan et al. 99.9.9%(질량) 상업용 미크론 등급 순수를 보고했습니다. 실리콘 Si(μ-Si) 양극. 네거티브 사이의 인터페이스 접촉 영역 전극과 Li6PS5Cl 전해질은 2차원 평면입니다. 충전 및 방전 중에 부피 팽창이 발생합니다. 그러나 2차원 평면은 여전히 ​​유지되며 새로운 인터페이스가 형성되지 않습니다. 그만큼 리튬화된 μ-Si 음극으로 형성된 Li-Si 합금은 독특한 화학적 특성을 가지고 있습니다. 및 기계적 특성으로 인해 접촉 면적이 증가합니다. 음극 및 전해질 [그림 8 (a)]. 전고체 μ-Si, Li6PS5Cl 전해질 및 NCM811로 조립된 리튬 배터리 작동 가능 높은 표면 전류 밀도(5mA·cm-2)와 넓은 온도 내에서 안정적으로 작동 범위(-20~80…). 500 안정 후 용량 유지율은 80%입니다. 사이클 및 평균 쿨롱 효율은 99.95%입니다[그림 8(b)]. 마이크로실리콘 전고체전지 최고의 성능이 보고됐다. 멀리. μ-Si 양극이 높은 전류 밀도를 겪는다는 점은 언급할 가치가 있습니다. 전도성 탄소 재료 없이 사이클링하여 효과적으로 억제합니다. 황화물 전해질의 분해. 불리한 상황에 대한 새로운 아이디어를 제공합니다. 기존 사고에서 Si-C 복합 전극에 탄소가 미치는 영향. ~ 안에 2022, Cao et al. 다음으로 구성된 복합 음극을 제조하였다. 나노 실리콘(nm-Si) 입자, 전도성 탄소 및 Li6PS5Cl 스루볼 갈기. 복합 음극은 전자 및 이온이 우수합니다. 로컬 전류 밀도를 효과적으로 감소시킬 수 있는 내부 전도성 음극 표면의 리튬 수지상 결정 생성을 억제합니다. 전극. 코팅된 단결정 NMC811 음극재와 결합됩니다. 졸겔법으로. 47 μm 두께의 Li6PS5Cl 필름을 사용하여 전해질, 에너지 밀도가 최대인 전고체 리튬 배터리 285 W·h·kg-1을 얻었습니다. 전체 배터리는 145의 고용량을 달성했습니다. 1000 안정 주기 동안 C/3에서 mA·h·g-1. 복합 실리콘 양극은 대규모 제조 전망, 비용 절감, 전고체 리튬전지의 상용화 방향을 제시합니다. Tan의 음극 설계 개념과 달리 이 복합 음극은 전극은 전해질을 추가할 뿐만 아니라 탄소 전도성 물질도 추가합니다. 그만큼 그 이유는 μ-Si에 비해 nm-Si가 표면적이 더 크기 때문입니다. 실리콘 양극에는 더 많은 경계가 있으며 일반적으로 위에 SiO2 층이 있습니다. nm-Si의 표면. 따라서 전기 전도도는 일반적으로 3입니다. 전자 전도를 방해하는 μ-Si보다 낮은 크기 충전 및 방전 중. 실험에 따르면 이 nm-Si 양극에서 리튬을 제거하면 전해질만 분해됩니다. 약간, 리튬 수상돌기는 생성되지 않습니다. 위의 시스템을 기반으로 Cao는 외. 양극성 스택 설계를 갖춘 배터리 아키텍처를 제안했습니다. 싱글 셀은 전류 수집기를 통해 직렬로 연결되어 사용을 줄입니다. 비활성 물질을 사용하여 더 높은 에너지 밀도를 달성합니다. 보다 구체적으로, 인터페이스 안정성이 뛰어난 이중층 적층형 전고체 리튬 배터리 단결정 LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2, Li6PS5Cl 및 nm-Si가 양극 역할을 합니다. 전극, 전해질, 음극은 각각 높은 성능을 제공합니다. 8.2V의 전압. 배터리 수준 에너지 밀도는 204W·h·kg-1입니다. 단일 배터리의 189W·h·kg-1보다 높습니다. 이 양극성 스택 디자인 전고체전지 분야 전반에 걸쳐 좋은 참고의도를 갖고 있다.

Fig.8 Interfacial characterization and cycling performance between µ-Si anode and Li6PS5Cl in the ASSLBs

그림 8 인터페이스 특성화 및 순환 ASSLB에서 μ-Si 양극과 Li6PS5Cl 사이의 성능

표 1은 이에 대한 해결책을 요약한 것이다. 황화물 고체 전해질/양극 계면 및 그에 따른 장점 및 단점.

표 1 중간 계면 문제 해결 전략 양극 및 황화물계 고체전해질

양극의 종류

개선전략

장점

단점

리튬금속

외부압력을 가한다

고체-고체 접촉 면적을 늘리십시오. 리튬의 전달을 촉진하는 음극/전해질 이온.

안정성 문제를 해결하지 못함 음극계면

인공 SEI 필름

리튬 간의 직접적인 접촉을 피합니다. 금속 및 황화물 고체 전해질은 부반응을 효과적으로 억제하며, 음극 계면의 안정성을 향상시키고 배터리 수명.

인공 SEI는 계속해서 소모됩니다. 배터리 사이클이 진행됨에 따라 결국 배터리 사이에 직접적인 접촉이 발생하게 됩니다. 리튬 금속 및 황화물 전해질은 서비스 수명에 영향을 미칩니다. 배터리.

전해질 최적화

인터페이스측 발생 억제 반응

장기적인 배터리 사이클링은 여전히 계면 부반응을 일으키고 리튬 수지상 결정을 형성합니다.

리튬 음극의 개질

리튬 금속 간의 직접적인 접촉을 피하십시오 및 황화물 전해질을 사용하여 부반응 및 생성을 억제합니다. 리튬 수상돌기

단일 음극변형 리튬 수상돌기의 형성을 억제할 수 없으며 구조와 전해질의 조성을 최적화할 필요가 있다.

합금양극

리튬금속을 리튬합금으로 대체하고, Li-In, Li-Al, Li-Sn, Li-Si 합금 등

리튬 합금 양극은 인터페이스를 향상시킬 수 있습니다 습윤성, 계면 부반응 발생 억제, 고체 전해질 계면의 화학적, 기계적 안정성, 리튬 수지상 결정의 성장으로 인한 단락을 방지합니다.

Li-M 합금에서 M이 금속인 경우, 금속의 산화환원 전위와 분자량은 상대적으로 높습니다. 전고체 배터리의 에너지 밀도 이점을 크게 줄입니다. 리튬시 합금은 아직 좋은 데이터 지원을 받지 못합니다

실리콘 양극

리튬 금속을 다음으로 대체하십시오. Si-C, nm-Si, μ-Si 음극 등과 같은 실리콘 함유 음극

실리콘 함유 양극은 매우 높은 이론적 특정 용량과 낮은 작업 잠재력. 여러 연구 실리콘 양극과 황화물 전해질이 좋은 계면을 가지고 있음을 보여주었습니다. 안정성으로 인해 전고체 리튬에 대한 탁월한 양극 선택이 가능합니다. 배터리.

nm-Si 양극의 가격은 상대적으로 높지만, 대규모 생산 및 적용이 제한됩니다.

기타 양극

은탄소 음극

Lee et al. 전고체 상태를 보고했다 은-탄소(Ag/C) 중간막을 사용한 배터리 설계[그림 9(a)]. 이것 중간층 설계는 리튬 증착 공정을 효과적으로 조절합니다. 가역성이 높은 리튬 증착 및 박리 현상이 관찰됩니다. Ag/C 층과 집전체 사이. 그 중 C는 익숙하다. 증착된 금속 리튬에서 Li6PS5Cl 전해질을 분리합니다. 전해질의 감소를 방지할 뿐만 아니라 리튬 수상돌기 생성. Ag는 핵 생성 에너지를 감소시킬 수 있습니다. Ag-Li 합금을 형성하는 금속 리튬. Ag의 일부가 표면으로 이동합니다. 금속 리튬과 고용체를 형성하는 전류 집전체, 촉진 균일한 리튬 증착. 방전 후 금속 리튬층은 완전히 용해되고 Ag는 집전체와 집전체 사이에 남아 있습니다. Ag-C 층. 이 디자인은 금속 리튬의 부피 변화를 수용할 수 있습니다. 사이클링 중에 리튬 양극의 국부 전류 밀도를 감소시키고, 사이클 안정성을 향상시킵니다. 그림 9(b)와 같이 조립된 파우치 전지는 (0.6 A·h)는 60°C에서 높은 에너지 밀도(900 W·h·L-1 이상)를 나타냅니다. 99.8%를 초과하는 안정적인 쿨롱 효율. 긴 사이클 수명(1000사이클). 그것 전고체 리튬의 상업적 응용을 위한 새로운 아이디어 제시 배터리.

Fig.9 Structure and cycling performance for sulfide-based ASSLBs used Ag-C anode

그림 9 황화물계 구조 및 순환 성능 ASSLB는 Ag-C 양극을 사용했습니다.


그라파이트

다양한 삽입형 양극재 중 리튬 이온 배터리의 경우 흑연이 상업적으로 가장 성공적입니다. 낮은 비용, 많은 매장량 및 긴 사이클 수명으로 인해 재료가 사용됩니다. 그러나 전고체전지 분야에서 흑연은 아직 주목을 받지 못하고 있다. 제한된 이론 용량으로 인해 음극 재료를 선택합니다. 초기 보고에서는 흑연이 신규 음극재로 자주 사용되었다. 합성 황화물 고체 전해질. 이후 연구는 다음과 같은 것에 초점을 맞추게 되었습니다. 설계 최적화를 위한 황화물 ASSLB의 흑연 기본 작동 메커니즘 및 전극 제조. 흑연은 종종 프레임워크로 사용됩니다. 최근 연구에서 구조적 무결성을 제공하는 고에너지 양극 재료 및 전기 전도성. 그러나 현재의 다른 음극은 다음과 같습니다. 리튬과 실리콘은 여전히 ​​높은 가격, 대량 생산 등의 문제를 안고 있습니다. 팽창률, 불안정한 사이클. 그러므로 흑연은 낮은 성질을 갖는 물질로서 비용, 대량 매장량, 높은 상용화 수준 및 높은 안정성 전고체전지 공정개발에 중요한 역할을 담당 초기 단계에서. 가용한 자원을 지속적으로 최적화하는 것이 필요합니다. 흑연의 용량.

집전체 전처리

양극 없는 리튬이온 배터리 조립 과도한 리튬을 추가하지 않고 배터리와 직접 집전체를 연결하고, 리튬이온이 환원되어 금속리튬이 생성되는 곳 첫 번째 동안 완전히 리튬화된 음극 도금으로부터의 집전체 충전주기. 이 개념은 의학 분야에서 광범위하게 연구되어 왔다. 리튬 이온 배터리 및 일부 팀은 이 디자인을 다음으로 확장했습니다. 전고체 리튬 배터리. Gu et al. 스테인레스 표면을 에칭 강철 집전체(SSCC)를 다양한 각도로 조정하여 Li5.5PS4.5Cl1.5 고체 전해질을 사용하여 정전기 사이클링을 수행했습니다. 비대칭 배터리 구성(리튬 포일 | 스테인레스 스틸 포일) 실험 결과에 따르면 다양한 SSCC 거칠기가 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 배터리 성능에 대해. SSCC를 조립한 전고체전지 180nm의 거칠기는 다음보다 전기화학적 사이클 성능이 더 좋습니다. 거칠기가 20nm에 불과한 배터리. 표면이 거칠기 때문이에요 전해질과 전류 사이의 접촉점을 증가시킵니다. 여러 반응 지점을 제공하고 균일한 증착을 가능하게 하는 수집기 인터페이스의 리튬. 다만, 표면조도가 500을 초과하는 경우 nm, 표면이 거칠어져 리튬 이온이 거의 도달하지 못합니다. 집전체의 에칭된 바닥에 제한된 접점이 있습니다. 이것 리튬 석출을 감소시켜 성능이 저하됩니다. 이것 액체 배터리에서는 이러한 현상이 발생하지 않습니다. 이는 상호작용이 있음을 보여준다. 고체 전해질과 집전체 사이의 액체전해질과 다르다. 추가로 필요하다 현재 이전의 기본 작동 메커니즘과 특성을 탐색합니다. 음극이 없는 전고체전지의 집전체 설계가 가능하다. 실시했습니다.


요약 및 전망

고이온성을 갖는 LGPS의 등장으로 전도성, 황화물 전고체 리튬이온전지 연구 크게 증가했습니다. 그 중 양극재의 선택과 인터페이스 문제의 해결은 연구의 초점 중 하나가 되었습니다. 많은 학자들은 리튬에 관한 연구 진행 상황을 종합적으로 요약했습니다. 양극/황화물 전해질 인터페이스. 이 글은 체계적인 전고체 리튬의 주류 음극재 개요 금속 리튬, 리튬과 같은 황화물 전해질 기반 배터리 합금 및 실리콘 양극. 리튬 양극과 음극 사이의 인터페이스 문제 황화물 전해질이 제안되었으며, 이를 개선하기 위한 일반적인 전략이 인터페이스 속성이 요약되었습니다. 현재 전고체 리튬이온은 배터리는 아직 상용화와는 거리가 멀고 기본적인 기술도 부족합니다. 이론적 연구 및 기술 지원. 따라서 다음과 같은 문제 향후 연구에서는 여전히 주의를 기울일 필요가 있다.

(1) 리튬 합금 양극은 우수한 리튬 저장 용량과 더욱 안정적인 성능을 보여주었으며 뛰어난 성능을 보여주었습니다. 리튬 양극 수상돌기 성장 및 단락 문제를 해결하는 잠재력 높은 에너지 밀도와 장기적으로 안정적인 전고체 리튬 배터리. ~ 안에 전고체전지 분야에서는 접촉 특성으로 인해 Solid-Solid 인터페이스로 인해 반복적으로 SEI가 생성되는 문제 합금 재료와 액체 전해질의 반응을 해결할 수 있습니다. 하기 위해 합금 양극을 더 잘 적용하려면 기본 및 응용 작업을 수행해야 합니다. 화학, 전기화학, 기계에 대한 이해를 높인다. 전고체 배터리의 합금 양극의 특성과 작동 메커니즘, 고용량, 장기적으로 안정적인 고체에 대한 수요를 충족시키기 위해 배터리. .

(2) 실리콘 양극은 에너지를 극대화할 수 있습니다. 전고체 리튬이온 배터리의 밀도. 하지만 실리콘이 있기 때문에 낮은 전자 전도도, 일반적으로 사용되는 탄소 전도성 에이전트는 황화물 전해질의 분해를 가속화합니다. 규제하는 방법 실리콘 양극의 구성 매개변수는 영향을 미치지 않습니다. 전극의 전도성 경로는 황화물의 분해를 일으키지 않습니다. 전해질은 실리콘 양극 준비 공정이 직면한 주요 과제입니다. 실리콘의 대규모 산업화에도 기술적 장벽이다. 황화물고체전지의 양극

(3) 보유량이 적고 보유량이 많은 문제 금속리튬 가격도 현실적으로 주목해야 한다. 상업용 애플리케이션. 금속 리튬 양극은 다음과 같은 장점이 있지만 리튬 도금 공정에서는 달성하기 위해 필요한 구성 요소가 아닙니다. 전기화학 반응 리튬 도금. 리튬 금속의 사용 조건 리튬 배터리의 대량 생산은 매우 가혹한 환경을 가져올 것입니다. 엄청난 안전 위험. 따라서 비용을 절감하기 위해 안전성을 높이고 궁극적인 상용화 달성, 전고체 리튬 개발 리튬양극이 없는 배터리가 연구방향이다. 예를 들어, Ag-C 복합 전극에 대한 연구는 다음 연구에 좋은 아이디어를 제공합니다. ~ 안에 또한 집전체의 기본 작동 메커니즘과 특성 또한 전류 집전체를 표적화된 방식으로 전처리하기 위한 추가 연구가 필요합니다. 네거티브 없는 고성능 전고체전지를 얻기 위해 전극.

음극의 개발 전고체전지 분야의 소재는 아직 갈 길이 멀다. 연구가 심화되면서 고에너지 기반의 전고체전지가 음극은 현장에서 확실히 독특한 장점을 보여줄 것입니다 2차전지.

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