硫化物固体電解質ベースの全固体二次電池は、最も有望な次世代新エネルギーシステムの一つと考えられており、中でもポリマー/硫化物複合薄層化電解質の調製は、この電池のエネルギー密度の大幅な向上と大量生産のための最も重要な技術の一つです。特にドライ製造技術は、環境に優しく、経済性が高く、厚電極の制造に有利で、有机溶剤を避けられるなどの利点があり、広く利用されています。現在、主に四フッ化エチレン結剤に基づいて繊維化の主流の無溶剤プロセスは結着性が良くなくて、机械性能が悪くて、界面電気化学が不安定ですなどの劣勢があります。

中国科学院青島バイオエネルギー・プロセス研究所固体エネルギーシステム技術センターの研究者はこのほど、溶融結結技術を利用して、優れた柔軟性を持つ極薄硫化物固体電解質膜をドライ製法で作製した。その優れた力学性能、イオン伝導率及び応力散逸特性により、電池内部の応力ムラによる機械力の損失を効果的に抑制できる。作製した高容量のLiNi0.83Co0.11Mn0.06O2 (NCM83)正極は、多孔質アルミニウム集流体との粘結性に優れた界面融合を実現し、従来のウェット方式の正極ではひび割れが発生しやすいという問題を回避し、優れた界面安定性と長サイクル性能を有する一体化全固体電池を作製しました。

研究チームは、現在の乾燥調製過程で各成分のムラが分散している問題に対して、低圧力調製の溶融結法を提案し、低粘度の熱可塑性ポリアミド(TPA)を硫化物Li6PS5Clと粘流状態でプレミックスし、低圧力でヒートプレスすることで硫化物粒子間隙浸透を誘導し、ポリマー滲出ネットワークを構築します。極薄成膜でありながら、優れた柔軟性、熱可塑性、屈曲性、引張性、高いイオン導電率を兼ね備えています。サイクル後の対称電池をシンクロトロンX線断層撮影で観測したところ、サイクル中の電極の体積膨張による界面分離や電解質の破砕などの問題を抑え、界面を安定させることができ、固体電解質内部にポリマーの浸透ネットワークを完全に構築することができたことで、単に薄層化に役立つだけではありません。電池の運行の過程の不均一な内応力を散逸して、力机械の失効のリスクを下げます。

研究チームは、正極と薄層電解質の界面溶融結結を戦略として作製した一体化全固体電池で、リチウムインジウム負極に適合させ、707サイクル後の容量保持率は80%を超えました。純正シリコン負極(μSi)に適応し、478サイクルで容量保持率80%以上、2000サイクルが可能です。は高荷重ncm83 | |μsi全電池で9200時間、1400回の循環を経て、その面の容量が2.5 mah・−2センチ以上の維持、循環の寿命は10000時間以上、さらに高めncm83载量53.1 mg・cmに−2、そのエネルギー密度は390 wh / kgを超える1020 Wh/Lと、これまで文献で報告されている高ニッケル系よりも高い硫化物全固体電池です。研究チームはこの戦略に基づいてBipolarと高容量1枚ソフトパック二次電池をそれぞれ組み立てた。溶融結結技術に優れた実用性があることを示し、全固体電池の将来の科学研究とプロセス技術の発展に有力な参考となりました。

研究の成果ですFusion Bonding Technique for Solvent-free Fabrication of All-solid-state Battery with Ultra-thin Sulfide Electrolyteと題して発表しました。『先進材料』ですAdvanced Materialsです)です。上。

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