构建用于快速充电厚电极的混合固态-液态Li+传输网络

《ACS Energy Letters》：Constructing Hybrid Solid–Liquid Li+ Transport Networks for Fast-Charging Thick Electrodes

　　

摘要

高能量密度锂离子电池的快速充电技术仍受到高界面阻抗和电极内锂离子（Li⁺）传输缓慢的限制。本文采用分级结构的Li_1.5Al_0.5Ti_1.5(PO₄)₃（LATP，颗粒尺寸在5到500纳米之间）来构建高载量正极（27毫克/平方厘米）中的混合固态-液态锂离子传输网络。通过多种表征技术研究LATP从颗粒到电极尺度的工作原理。吸附在正极颗粒表面的LATP纳米颗粒（约10纳米）降低了锂离子的脱溶能（从52.97千焦每摩尔降至43.30千焦每摩尔），并在循环后稳定了薄层的锂离子迁移层（CEI）。亚微米级的LATP颗粒（320-480纳米）渗透到厚电极的孔隙中，形成互连网络，从而提高了锂离子的扩散系数。此外，LATP还增加了含有LATP区域的液态电解液的锂离子传输能力。因此，使用含有LATP的正极的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂||Li电池在0.75C和-10摄氏度下的充电速率显著提高（从36毫安时每克提升至102毫安时每克）。