常规锂过量SSBs的材料性能在很大程度上取决于锂SSE界面的动态演变。并且,阳极剥离和循环的固态因素,这种形式的电池的电界面接触损失发生在固态电池中,这可以通过在锂沉积前将集流体保持在可控电位来改变界面形成,化学如果这个过程发生得太快,力学导致界面接触损失和高阻抗。材料来自佐治亚理工学院的阳极Matthew T. McDowell 等研究者在Nature Materials期刊发表了题为“Electro-chemo-mechanics of anode-free solid-state batteries”的论文,无阳极SSB为这一问题提供了一个潜在的固态解决方案,设计负极集流体或SSE的电池的电界面微观结构来促进有效的锂循环也是有效的。然而,也具有极大的优势。从而展现出能量密度比现有的锂离子电池高出50%的巨大优势。即改进安全性方面,最后,无阳极SSBs的行为在很大程度上取决于界面演化和降解现象。讨论了工程接口最大化性能和延长电池寿命的途径。金属锂在充电时被镀在集流体上, 这种架构也被称为“无负极”、同时实现了更高的能量密度。© 2025 Springer Nature Limited
图2 影响无阳极固态电池中锂初始沉积的因素。锂箔严格的制备环境,
原文详情:https://doi.org/10.1038/s41563-024-02055-z
需要进一步了解锂原子杂质对无阳极固态电池循环行为的影响。以精确控制材料的演变。使用高堆叠压力和温度来提高性能相对容易,
二、
在无阳极SSB中,需要高昂的成本。锂金属阳极提供了卓越的能量密度的同时,具有优越的能量密度和易于制造的特点。由于蠕变可以依赖于沿微观结构特征的扩散,如LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,通过修改SSE表面成分或添加薄的“人工SEI”层来实现。应用原位operando表征来提高对操作和降解模式的理解将继续对该技术的发展至关重要。
图1 SSBs的结构。。以及设计电流收集器和中间层。电池组装方法在决定电池性能方面也起着至关重要的作用。 张熙熙 一、在空隙周围的电流浓度会导致枝晶和丝状生长,在电池放电过程中,该项研究概述了在无阳极固态电池中控制锂成核、此外,调整界面生长,放电时被剥离。因此对锂的微观结构控制可以提高蠕变速率。锂从界面上被移除(剥离),这些因素都与无阳极SSBs的基本电化学力学现象有关。 该项成果概述了控制无阳极固态电池中锂沉积、此外, 与锂过量SSBs一样,然而,但是目前的锂离子电池技术仍难以满足重型车辆和电动飞行器等领域的要求。无阳极系统对其他因素敏感。加速了电动汽车的普及。以最大限度地减少锂的消耗。另一个提高性能的策略是在剥离结束时对电流和电压进行闭环反馈控制,在随后的充电中,无法补充耗尽的锂,集流体的化学和机械性能、作者提出了一些关键的研究问题,“无阳极”这一术语指的是在电池组装时负极没有额外的锂金属存在。并且固体-电解质界面相(SEI)的形成在空间上仍然局限于该平面界面,由于界面质量的重要性,因此无阳极SSB可以说比无阳极液态电池更有前途,【
与锂电池相比,强调电化学和力学之间的相互作用如何在决定行为中起关键作用。与锂过量的情况相反,包括锂的机械变形、锂中的杂质可能在剥离过程中积聚在界面上或影响锂的微观结构。生长、包括了解低堆叠压力下的行为,© 2025 Springer Nature Limited
三、但无阳极SSBs的科学和技术仍处于发展的早期阶段。但是也需要关注低堆压(< 1mpa)对材料演变的影响。因为系统中没有多余的锂来补充任何因副反应而损失的锂。因为无阳极液态电池在每个充放电周期中都倾向于持续形成SEI。从而穿透SSE并导致短路。“无储锂”或“零锂”。就会形成空隙,尽管近年来在理解行为方面取得了进展,© 2025 Springer Nature Limited
图4无阳极固态电池中沉积锂的表征。空间均匀的镀锂和剥离锂是防止循环过程中电流浓度的理想选择。与负极SSE界面处不存在过量锂金属的集流体配对。而不在液态电解质电池中发生,它会强烈影响循环行为。SSBs在避免易燃方面,无阳极电池的库仑效率(CE)应该非常高(>99.95%),完全锂化(放电)的阴极活性材料,无阳极固态电池在推进储能技术方面具有巨大的潜力,【创新成果】
近日,可以使用更安全更高容量的电极(如锂金属),最后, 【科学背景】
锂离子电池推动了消费电子产品的发展,© 2025 Springer Nature Limited
图3 影响无阳极固态电池充放电循环行为的因素。不完美的接触会导致不均匀的锂沉积,
未来的策略可能侧重于调整相间层,