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一种金属锂固态电池动态稳定性设计策略( A dynamic stability design strategy for lithium metal solid state batteries )
L Ye X Li
一种固态电解质有望抑制锂（Li）枝晶渗透，并具有较高的机械强度1-4。然而，在实践中，实现用于电池的锂金属阳极仍然具有挑战性，因为在电池组装或长时间循环过程中，陶瓷颗粒中经常会产生微米或亚微米大小的裂纹3,5。一旦裂纹形成，锂枝晶的渗透是不可避免的。在这里，我们描述了一种固态电池设计，具有一系列界面稳定性（对锂金属响应），以实现超高电流密度而不渗透锂枝晶。我们的多层设计具有较不稳定的电解质夹在较稳定的固体电解质之间的结构，这通过在较不稳定的电解质层中很好地局部分解来防止任何锂枝晶生长。提出了一种类似于膨胀螺旋效应的机制，即任何裂缝都被动态生成的分解所填充，这些分解也很好地受到约束，可能是由分解诱导的“锚定”效应所约束。锂金属阳极与LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2阴极配对的循环性能非常稳定，在20C倍率（每厘米平方8.6毫安）下循环10,000次后容量保持率为82%，在1.5C倍率（每厘米平方0.64毫安）下循环2,000次后容量保持率为81.3%。在微米尺寸的正极材料水平上，我们的设计还能实现每千克110.6千瓦的比功率和每千克631.1瓦时的比能量。
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