Forge Nano 用户分享|《Nature Materials》 重磅:ALD 助力固态锂金属电池,实现极限循环稳定性!
作者:复纳科技
产品: Pandora, Prometheus, PROMETHEUS XL
关键词:固态电池,锂电池,电极材料包覆,原子层沉积,ALD,Forge Nano
日期:2025-08-01

 

 

文章题目:通过混合离子和电子导电的石榴石三维结构实现极限锂金属循环
研究方向:固态锂金属电池
作者:George V. Alexander
期刊:Nature Materials
原文链接:https://doi.org/10.1038/s41563-023-01627-9


马里兰大学 George V. Alexander 及其团队将烧结后的多孔MIEC(混合离子和电子导体)置于与手套箱集成的 Forge Nano ALD设备腔室中,在多孔结构上沉积约 9 nm 厚的 ZnO 涂层。ZnO 层作为锂金属与MIEC层之间的缓冲层,能够有效降低锂金属与MIEC层之间的界面电阻,同时防止锂金属与 MIEC 层发生直接接触,从而避免可能的化学反应和界面不稳定。显著提高了锂金属在多孔 MIEC 层中的润湿性,使得熔融锂金属能够顺利渗透到多孔结构中,有助于锂金属在电极中的均匀分布,从而形成连续的锂金属网络,减少锂枝晶的形成,提高电池的稳定性和安全性。


该研究表明,通过多孔MIEC框架支撑的薄而致密石榴石电解质,能够显著提高临界电流密度至100 mA cm⁻²,这是前所未有的成就,并且没有形成枝晶短路。此外,该研究还证明了对称锂电池可以在60 mA cm⁻²的高电流密度下连续循环,每周期锂沉积和剥离容量高达30 mAh cm⁻²,是现有技术阴极容量的六倍。通过这种MIEC/电解质/MIEC结构,实现了18.5 Ah cm⁻²的累积锂沉积容量,若与先进阴极材料配对使用,预计可达到3700次循环,显著超过了商业电动汽车电池的寿命要求。这些结果不仅证明了MIEC石榴石结构在促进固态锂金属电池快速充电方面的潜力,而且为未来固态电池的发展提供了新的方向。

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