导语

在新能源赛道上,全固态电池(ASSBs)正以其卓越的安全性和能量密度成为下一代电池技术的“领跑者”。然而,高镍NCM正极材料表面的Li2CO3残余物,曾被视为性能提升的“绊脚石”。但最近的一项研究不仅颠覆了这一传统认知,还为全固态电池的制造工艺带来了新的启发!焦耳加热技术,作为电池制造中的关键加热手段,也将在这场技术革新中发挥重要作用。

研究亮点

宁波东方理工大学孙学良院士、李晓娜副教授和有研(广东)新材料研究院梁剑文研究员联合开展的研究发现,在卤氧化物固态电解质LAOC(AlOCl–2LiCl)体系中,Li2CO3并非无用的“副产物”,而是可以显著提升电池性能的“增强剂”!这一成果发表于国际知名期刊《Advanced Materials》上,为全固态电池的材料设计和制造工艺带来了全新的思路。

  • Li2CO3的三重角色:加速层、缓冲层、阻断层:研究人员发现,Li2CO3可以通过加速锂离子(Li⁺)的交换、改善界面动力学、稳定界面结构等方式,显著提升电池的容量、倍率性能和循环寿命。
  • 体系相关性:不能“一刀切”:Li2CO3在不同电解质体系中的表现差异明显,其在卤氧化物体系中的正面作用,证明了材料设计需要精准匹配电解质体系。
  • 焦耳加热技术的潜在应用:在全固态电池的制造过程中,焦耳加热技术可以通过精确控制温度,优化电池材料的微观结构,这对于Li2CO3在电池中的作用发挥至关重要。

图文解析

研究人员通过一系列对比实验证明了Li2CO3在LAOC体系中的独特作用。保留Li2CO3的电池在0.5C倍率下容量高达190.2mAh/g,远超清洗后的样品(仅121.2mAh/g),1000次循环后容量保持率仍达84.6%。而通过DRT分析和固态核磁共振(ssNMR)技术,研究人员深入揭示了Li2CO3加速锂离子交换并构建稳定界面通道的机制(如图1、图2所示)。

此外,研究人员还发现Li2CO3的作用具有广泛的适用性,在其他卤化物电解质体系中也表现出显著的性能提升效果(如图3所示)。这为全固态电池的材料设计提供了宝贵的参考。

总结与展望

这项研究不仅重新定义了Li2CO3在全固态电池中的角色,还为电池材料设计和制造工艺优化提供了新的方向。尤其是在电池制造中,焦耳加热技术可以通过精确的温度控制,优化材料的微观结构,从而充分发挥Li2CO3的增强作用。这对于全固态电池的产业化进程具有重要意义。

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  • 高效节能:先进的电极设计和加热工艺,提高能量转换效率,降低能耗。
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