全固态电池复合正极降解的力学研究
材料科学
2023-07-04 v1
摘要
尽管持续努力旨在提高全固态电池的能量密度，但所需体积变化最小、空隙发展小且界面接触良好的最优复合正极形貌，仍是领域内的重要关切。在本工作中，我们聚焦于电化学循环过程中复合正极上述力学缺陷的理论研究。研究表明，这些力学缺陷高度依赖于SE材料性质、外部堆叠压力和正极活性材料（CAM）载量。本研究强调以下结论：（1）更高的CAM载量（>50 vol.%）导致力学缺陷增加，包括大的正极体积变化（>5%）、接触损失（50%）和孔隙率（>1%）。（2）高达7MPa的高外部堆叠压力减少力学缺陷，同时防止正极内部断裂。（3）杨氏模量小（<10GPa）且硬度低（<2GPa）的软SE材料能在循环期间显著最小化这些力学缺陷。（4）当复合正极中使用不同SE材料（包括氧化物型SE、硫化物型SE和卤化物型SE）时，提出了一种高CAM载量且力学缺陷最小的设计策略。该研究为从力学性质方面优化复合正极提供了具体指南。这些指南通过强调考虑电池材料力学性质的重要性，拓宽了提升SSB性能的设计途径。
引用
@article{arxiv.2307.00145,
title = {Mechanical investigations of composite cathode degradation in all-solid-state-batteries},
author = {Shafee Farzanian and Imtiaz Shozib and Nikhil Sivadas and Valentina Lacivita and Yan Wang and Qingsong Howard Tu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.00145},
year = {2023}
}
备注
20 pages, 8 figures