Recenti progressi sull'anodo per batterie al litio allo stato solido a base di solfuro - Altri anodi

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Progressi recenti su anodo per batterie al litio allo stato solido a base solfuro

ââ Parte 2 altro anodi

Autore: JIA Linan, DU Yibo, GUO Bangjun, ZHANG Xi

1. Scuola di Ingegneria Meccanica, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200241, Cina

2. Shangai Yili Nuova Energia Technology Co., LTD. , Shanghai 201306, Cina

Anodo in lega di litio

A causa di gravi reazioni collaterali interfacciali, Il litio puro è difficile da utilizzare direttamente negli elettroliti solidi solforati a breve termine, quindi i materiali in lega di litio rappresentano un’opzione più interessante. Rispetto agli anodi di litio metallico, gli anodi in lega di litio possono migliorare bagnabilità dell'interfaccia, inibisce il verificarsi di reazioni laterali dell'interfaccia, migliorare la stabilità chimica e meccanica dell'elettrolita solido interfaccia ed evitare cortocircuiti causati dalla crescita dei dendriti di litio. A allo stesso tempo, rispetto alle batterie agli ioni di litio liquide, gli anodi in lega possono mostrano una maggiore densità di energia e una migliore stabilità nelle batterie interamente allo stato solido. Tuttavia, gli elettrodi negativi in ​​lega subiranno un volume e una struttura maggiori cambiamenti durante la carica e la scarica (come lega Li-Si, lega Li-Sn, ecc.), sono quindi necessarie ulteriori ricerche sullo sviluppo e sull'applicazione della lega materiali. Tra le varie leghe di litio, la lega Li-In è quella più popolare scala di laboratorio grazie alla sua migliore duttilità meccanica e al costante redox potenziale (0,62 V vs Li+/Li) su un ampio intervallo stechiometrico. Le leghe Li-In lo sono generalmente considerati materiali termodinamicamente e cineticamente stabili per elettroliti solforati. È ampiamente utilizzato nei laboratori per testare il prestazioni degli elettroliti o dei materiali catodici, pur mostrando un buon ciclo stabilità in condizioni di bassa corrente e basso carico. Tuttavia, il redox il potenziale e il peso molecolare della lega Li-In sono elevati, il che si riduce notevolmente il vantaggio in termini di densità energetica delle batterie agli ioni di litio interamente a stato solido. In generale, gli studi ritengono che non vi sia crescita di dendriti di litio Leghe di litio. Tuttavia, Luo et al. condotto test di carica e scarica su Batteria allo stato solido Li-In|LPSCl|LNO@NCM622 ad alta densità di corrente (3,8 mA·cm-2) e carico elevato (4 mA·h·cm-2). È stato riscontrato che la batteria era in corto circuito dopo circa 900 cicli. La batteria ha mantenuto un ciclo stabile capacità e efficienza Coulombiana quasi al 100% durante i cicli di carica-scarica a 890 cicli, ma la capacità cominciò a diminuire rapidamente dopo 891 cicli, scendendo quasi a 0 all'897° ciclo. La relativa tensione di carica e scarica curva della batteria dal ciclo 891 al ciclo 897, in cui avviene la ricarica la capacità aumenta gradualmente, mentre la corrispondente capacità di scarico diminuisce. Nel ciclo 897, la batteria continua a caricarsi e ad aumentare la capacità continua ad aumentare, accompagnato da un tasso di aumento della tensione inferiore, che indica il verificarsi di un cortocircuito interno e di un guasto alla batteria. IL il meccanismo di crescita dei dendriti Li-In è stato rivelato tramite SEM, XPS e altri caratterizzazioni e simulazione AIMD. Indica che sotto corrente elevata e condizioni di carico elevato. Metallic In è termodinamicamente e cineticamente instabile agli elettroliti solforati. Inducono variazioni di volume e lievi reazioni interfacciali la crescita dei dendriti Li-In, che alla fine porta al guasto della batteria cicli lunghi. Diversamente dalla crescita verticale dei dendriti di litio, il La modalità di crescita dei dendriti Li-In è la crescita laterale lungo i pori e la grana confini. Il tasso di crescita è lento e provoca pochi danni al solfuro struttura dell'elettrolita (Figura 6). Pertanto, la crescita del dendrite Li-In può essere soppresso migliorando la stabilità elettrochimica del metallo elettrodo/elettrolita solido e riducendo la porosità dell'elettrolita.

Fig.6 Evoluzione dell'interfaccia prima e dopo il ciclismo Li-In|LPSCl|LNO@NCM622 cella

Al presenta i vantaggi di elevata duttilità, riserve elevate ed elevata conduttività elettronica. Ha un alto valore teorico capacità specifica (990 mA·h·g-1) e un tasso di espansione del volume ridotto (96%) tra materiali in lega di litio. È uno dei tutto-stato solido più promettenti materiali dell'anodo della batteria al litio. Come mostrato nella Figura 7 (a), Pan et al. preparato a Elettrodo negativo in lega Li-Al senza legante e agente conduttivo (Li0.8Al, capacità specifica 793 mA·h·g-1, 0,35 V rispetto a Li+/Li). Ha una buona compatibilità con Elettrolita LGPS. Ciò è dovuto al fatto che il potenziale di lavoro del l'anodo preparato in lega Li-Al rientra nell'effettiva stabilità elettrochimica finestra di LGPS [Fig. 7(b)]. Prevenire la riduzione dell'elettrolito e decomposta, la batteria assemblata interamente a stato solido si è dimostrata eccellente reversibilità, con un tasso di mantenimento della capacità pari al 93,29% in 200 cicli. Nella condizione del rapporto N/P di 1,25, la densità di energia della batteria è stata raggiunta 541 W·h·kg-1, dimostrando che la lega Li-Al ha eccellenti prospettive di applicazione.

Fig.7 Schemi dell'anodo in lega Li-Al negli ASSLB

Sakuma et al. ha studiato l'abbinamento di Li-Sn lega, lega Li-Si ed elettrolita Li4-x Ge1-x P x S4, e osservato più piccolo resistenza all'interfaccia e potenziale redox più elevato. Hashimoto et al. usato macinazione a sfere ad alta energia per preparare una serie di Li4.4Ge x Si1-x (x=0~1.0). Tra questi, Li4.4Ge0.67Si0.33 mostra la capacità specifica maggiore (190 mA·h·g-1) e ha una buona reversibilità di carica e scarica. Parco et al. usato macinazione meccanica a sfere per mescolare e macinare polvere di litio e polvere di silicio preparare la lega Li4.4Si, l'elettrodo positivo Li4Ti5O12 e Li2S-P2S5 elettrolita per assemblare una batteria al litio completamente allo stato solido. Lo studio ha scoperto che le prestazioni della batteria sono state notevolmente migliorate dopo la secondaria macinazione a sfere della lega Li-Si, ovvero la riduzione della dimensione delle particelle la lega litio-Si favoriva la deposizione e la rimozione uniforme di litio durante il processo di carica e scarica.

Le pellicole in lega di litio possono essere utilizzate anche come a significa stabilizzare l'interfaccia dell'elettrodo negativo. Choi et al. usato un semplice metodo di laminazione per combinare Ag con uno spessore di 10 μm e Li con uno spessore di 150 μm e quindi pressione applicata esternamente per ottenere un film di lega Li-Ag. L'alto contenuto di Ag forma facilmente un'interfaccia stabile con il solfuro elettrolita e inibisce la crescita dei dendriti di litio. Inoltre, il restante piccola quantità di Ag che non forma la lega Li-Ag a cui partecipa la reazione della soluzione solida con Li, che allevia la crescita irregolare di litio. La batteria assemblata interamente a stato solido ha mostrato una capacità di ritenzione di 94,3% su 140 cicli e potrebbe anche ciclare stabilmente a una velocità elevata di 12 C. La ricerca di Kato et al. ho scoperto che inserendo una pellicola Au su Li/Li3PS4 l'interfaccia elettrolitica può prevenire la formazione di vuoti dopo il litio iniziale dissoluzione e aumento dei siti di deposizione di Li, che aiuta a migliorare la reversibilità della batteria. Inoltre, la dissoluzione del film Au in il litio metallico può essere un motivo per migliorare le prestazioni elettrochimiche dell'interfaccia dell'elettrodo negativo. Celle Li-simmetriche con film di Au inserito nell'interfaccia Li/Li3PS4 può funzionare stabilmente ad alta densità di corrente (1,3 mA·cm-2) e capacità su ampia area (6,5 mA·h·cm-2) senza cortocircuito. La batteria allo stato solido Li/Au/Li3PS4/LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 assemblata ha un durata del ciclo di oltre 200 volte con un'elevata densità di corrente di 2,4 mA·cm-2.

Anodo di silicio

Si è considerato uno dei più materiali anodici promettenti grazie alla sua capacità specifica teorica ultra elevata (4200 mA·h·g-1), riserve elevate, basso costo, rispetto dell'ambiente, atossicità e basso potenziale operativo di 0,4 V. Ricerca sull'applicazione degli anodi di Si nelle batterie agli ioni di litio liquidi è stato sviluppato da più di trent'anni ed è ancora molto popolare. Recentemente, come litio interamente allo stato solido le batterie sono entrate nel campo della ricerca energetica, sono iniziati i lavori di conversione la tecnologia del silicio ben sviluppata dei sistemi di batterie agli ioni di litio liquidi ai sistemi di batterie allo stato solido. Tuttavia, rispetto alla ricerca su sviluppo di anodi di silicio ad alta capacità per batterie agli ioni di litio liquidi, sebbene ci siano pochi rapporti sull'applicazione di anodi di silicio basati su batterie al solfuro tutte allo stato solido, i risultati dimostrati sono ancora abbastanza importante. Tuttavia, l'anodo di Si ha una bassa conduttività elettronica (1,56×10-3 S·m-1), basso coefficiente di diffusione degli ioni di litio (10-14ï½10-13 cm2·S-1) e grande espansione di volume (Li4. 4Si è circa 360%) e altro svantaggi che ne limitano il campo di applicazione. Il motivo per cui il Si Il guasto dell'elettrodo negativo nella batteria è generalmente dovuto al grande volume espansione del Si durante il processo di litiazione/delitiazione, che provoca polverizzazione, screpolature e stress enorme, e produce una serie di gravi conseguenze distruttive. Ad esempio: (1) Deterioramento della struttura integrità dell'elettrodo a causa di ripetuti schiacciamenti durante la scarica/carica. (2) Disconnessione tra l'elettrodo e il collettore di corrente causata da stress interfacciale. (3) Gli ioni di litio vengono consumati continuamente durante il processo continuo di formazione-distruzione-riforma dello strato SEI.

Attualmente, i metodi comunemente usati per l'ottimizzazione degli anodi di silicio per le batterie al litio interamente a stato solido include le dimensioni controllo (nano-silicio), progettazione strutturale, anodi a film sottile, leghe, pressione applicazione, anodi compositi con leganti/materiali conduttivi avanzati (come ad esempio come anodi Si-C), ecc. Sakabe et al. ho usato lo sputtering del magnetron per prepararmi anodi di silicio amorfo non porosi e porosi e combinati con Elettrolita 80Li2S·20P2S5 per condurre test di capacità del ciclo. Dopo 100 cicli, il film di silicio amorfo non poroso spesso 3,00 µm mostrava solo il 47% circa capacità relativa al 10° ciclo. Il film di silicio amorfo poroso da 4,73 µm mostra una capacità di litiazione fino a 3000 mA·h·g-1. Dopo 100 cicli, il il tasso di mantenimento della capacità rispetto al 10° ciclo supera il 93%. Lo dimostra la struttura porosa può migliorare efficacemente la stabilità del ciclo del batteria. Okuno et al. applicato l'anodo composito di silicio poroso a un batteria interamente allo stato solido con elettrolita Li3PS4 e ha mostrato un'elevata ritenzione di capacità tasso superiore al 90% in 100 cicli. Questo perché i pori del silicio le particelle risolvono gli enormi cambiamenti di volume durante la litiazione e la delitiazione, miglioramento della stabilità del ciclo. Al contrario, la stabilità del ciclo commerciale gli anodi di silicio non poroso sono scadenti e il tasso di ritenzione della capacità è di 100 cicli è solo del 20% o addirittura inferiore. Poetke et al. ha riferito che il silicio-carbonio nanomateriali compositi vuoti sono stati utilizzati come elettrodi negativi per batterie agli ioni di litio tutte allo stato solido e sono state applicate con successo Batterie piene Si-C|Li6PS5Cl|NCM. Il composito nanostrutturato Si-C utilizzato nel studio fornisce un divario tra le nanoparticelle di silicio (SiNP) e un carbonio esterno conchiglia. Il guscio in carbonio può compensare efficacemente le variazioni di volume del silicio, miglioramento delle prestazioni elettrochimiche rispetto ai SiNP nudi.

Negli ultimi anni, la comunità accademica ha ha ripetutamente raggiunto progressi nella ricerca sugli anodi di silicio puro. In 2020, Cangaz et al. riportato un anodo di silicio colonnare preparato da un PVD processo e combinato con un elettrolita Li6PS5Cl e un elettrolita LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2 catodo per preparare una batteria interamente allo stato solido con un'elevata capacità specifica (210 mA·h·g-1). L'anodo di silicio colonnare è stato sottoposto a cicli stabili per più di 100 volte sotto un carico elevato di 3,5 mA·h·cm-2, con un'efficienza Coulombiana pari a fino al 99,7% ~ 99,9%. Durante il ciclo si manifesta la struttura colonnare del silicio un effetto respiratorio unidimensionale simile all'anodo di litio in verticale direzione. Questa respirazione unidimensionale può essere compensata da quella intrinseca porosità della struttura colonnare del silicio e pressione dello stack esterno, formando un SEI bidimensionale stabile. Allo stesso tempo, la pressione del camino (20 MPa) sopprime anche la delaminazione del silicio colonnare e la corrente collettore. Rispetto agli anodi di litio metallico, questo anodo di silicio colonnare elimina il rischio di dendriti di litio, cortocircuiti e perdita di litio morto. Nel 2021, Tan et al. ha riportato una purezza commerciale di grado micron al 99,9,9% (in massa). Anodo di silicio Si (μ-Si). L'area di contatto dell'interfaccia tra il negativo elettrodo e l'elettrolita Li6PS5Cl è un piano bidimensionale, anche se l'espansione del volume avviene durante la carica e la scarica. Tuttavia, il il piano bidimensionale viene ancora mantenuto e non viene formata alcuna nuova interfaccia. IL La lega Li-Si formata dall'elettrodo negativo μ-Si litiato ha una sostanza chimica unica e proprietà meccaniche, che aumenta l'area di contatto tra il elettrodo negativo e l'elettrolita [Figura 8 (a)]. Il tutto allo stato solido la batteria al litio assemblata con elettrolita μ-Si, Li6PS5Cl e NCM811 può funzionare stabilmente all'interno di un'elevata densità di corrente superficiale (5 mA·cm-2) e di un'ampia temperatura intervallo (-20~80°C). Ha un tasso di mantenimento della capacità dell'80% dopo 500 stabili cicli e un'efficienza Coulombiana media del 99,95% [Figura 8(b)], che è le migliori prestazioni delle batterie allo stato solido micro-silicio sono riportate così lontano. Vale la pena ricordare che l'anodo μ-Si subisce un'elevata densità di corrente ciclismo senza materiali conduttivi in ​​carbonio, sopprimendo efficacemente il decomposizione dell'elettrolita solforato. Fornisce nuove idee per l’avverso effetti del carbonio negli elettrodi compositi Si-C nel pensiero convenzionale. In 2022, Cao et al. preparato un elettrodo negativo composito composto da particelle di nano-silicio (nm-Si), carbonio conduttivo e sfera passante Li6PS5Cl fresatura. L'elettrodo negativo composito ha una buona elettronica e ioni conduttività all'interno, che può ridurre efficacemente la densità di corrente locale e inibiscono la generazione di dendriti di litio sulla superficie del negativo elettrodo. È combinato con un materiale catodico monocristallino NMC811 rivestito con il metodo sol-gel. Utilizzando una pellicola Li6PS5Cl con uno spessore di 47 μm come elettrolita, una batteria al litio completamente allo stato solido con una densità di energia fino a Si sono ottenuti 285 W·h·kg-1. La batteria completa ha raggiunto una capacità elevata di 145 mA·h·g-1 a C/3 per 1000 cicli stabili. L'anodo di silicio composito mostra il prospettiva di produzione su larga scala, riduce significativamente i costi, e fornisce una direzione per la commercializzazione di batterie al litio interamente allo stato solido. Diverso dal concetto di design dell'elettrodo negativo di Tan, questo negativo composito l'elettrodo non solo aggiunge elettrolita ma aggiunge anche un agente conduttivo di carbonio. IL la ragione è che rispetto a μ-Si, nm-Si ha un'area superficiale maggiore, ci sono più confini nell'anodo di silicio e di solito è presente uno strato di SiO la superficie di nm-Si. Pertanto, la conduttività elettrica è generalmente 3 ordini di grandezza inferiori a quelli del μ-Si, che ostacola la conduzione degli elettroni durante la carica e la scarica. Gli esperimenti dimostrano che durante il processo di rimuovendo il litio da questo anodo nm-Si, l'elettrolita si decompone solo leggermente e non vengono prodotti dendriti di litio. Sulla base del sistema di cui sopra, Cao et al. ha proposto un'architettura della batteria con un design a stack bipolare. Il singolo le celle sono collegate in serie tramite un collettore di corrente per ridurne l'utilizzo materiali inattivi, ottenendo così una maggiore densità energetica. Più specificamente, una batteria al litio interamente a stato solido impilata a doppio strato realizzata con interfaccia stabile i cristalli singoli LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2, Li6PS5Cl e nm-Si fungono da positivo rispettivamente elettrodo, elettrolita ed elettrodo negativo, fornendo un effetto elevato tensione di 8,2 V. La densità di energia a livello di batteria è di 204 W·h·kg-1, ovvero superiore ai 189 W·h·kg-1 di una singola batteria. Questo design impilato bipolare ha un buon significato di riferimento per l'intero campo delle batterie allo stato solido.

Fig.8 Caratterizzazione e ciclaggio dell'interfaccia prestazioni tra l'anodo µ-Si e Li6PS5Cl negli ASSLB

La Tabella 1 riassume le soluzioni al interfaccia elettrolita/anodo solido solfuro e i relativi vantaggi e svantaggi.

Tabella 1 Strategie per affrontare i problemi interfacciali tra anodi ed elettroliti allo stato solido a base di solfuro

Altri anodi

Elettrodo negativo al carbonio argento

Lee et al. riportato un tutto allo stato solido progettazione della batteria che utilizza uno strato intermedio di argento-carbonio (Ag/C) [Figura 9 (a)]. Questo il design dell'interstrato regola efficacemente il processo di deposizione del litio e si osservano fenomeni di deposizione e stripping altamente reversibili del litio tra lo strato Ag/C e il collettore di corrente. Tra questi, C è abituato separare l'elettrolita Li6PS5Cl dal litio metallico depositato, che non solo evita la riduzione dell'elettrolita ma ne previene anche la generazione di dendriti di litio. Ag può ridurre l'energia di nucleazione di litio metallico per formare una lega Ag-Li. Parte dell'Ag si sposta sulla superficie il collettore corrente forma una soluzione solida con litio metallico, favorendo deposizione uniforme di litio. Dopo la scarica, lo strato di litio metallico è completamente disciolto, mentre Ag rimane tra l'attuale collettore e il Strato Ag-C. Questo design può adattarsi alla variazione di volume del litio metallico durante il ciclismo, ridurre la densità di corrente locale dell'anodo di litio e migliorare la stabilità del ciclo. Come mostrato nella Figura 9(b), la batteria a sacca assemblata (0,6 A·h) mostra un'elevata densità di energia (maggiore di 900 W·h·L-1) a 60 °C. Efficienza Coulombiana stabile superiore al 99,8%. Lunga durata (1000 cicli). Esso fornisce nuove idee per l’applicazione commerciale del litio interamente allo stato solido batterie.

Fig.9 Struttura e prestazioni ciclistiche per prodotti a base di solfuri Gli ASSLB utilizzavano l'anodo Ag-C

Grafite

Tra i vari materiali anodici intercalati per le batterie agli ioni di litio, la grafite è quella di maggior successo commerciale materiale grazie al suo basso costo, alle grandi riserve e alla lunga durata. Tuttavia, dentro nel campo delle batterie allo stato solido, la grafite non è diventata il fulcro selezione del materiale dell'elettrodo negativo a causa della sua capacità teorica limitata. Nei primi rapporti, la grafite veniva spesso utilizzata come materiale anodico per i nuovi elettroliti solidi solforati sintetizzati. La ricerca successiva si è concentrata su meccanismo di funzionamento di base della grafite negli ASSLB di solfuro per ottimizzare la progettazione e produzione di elettrodi. La grafite è spesso utilizzata come struttura per materiali anodici ad alta energia nella ricerca recente, fornendo integrità strutturale e conduttività elettrica. Tuttavia, altri elettrodi negativi attuali come il litio e il silicio presentano ancora problemi quali costi elevati e grandi volumi tasso di espansione e ciclo instabile. Pertanto, la grafite, come materiale con basso costo, grandi riserve, alto grado di commercializzazione ed elevata stabilità, possono svolgono un ruolo importante nello sviluppo del processo di batterie allo stato solido nelle fasi iniziali. È necessario ottimizzare continuamente ciò che è disponibile capacità di grafite.

Pretrattamento collettore corrente

Si assemblano batterie agli ioni di litio senza anodo il collettore di corrente direttamente con la batteria senza aggiungere litio in eccesso, dove il litio metallico è formato dalla riduzione degli ioni di litio sul collettore di corrente dalla placcatura catodica completamente litiata durante il primo ciclo di carica. Questo concetto è stato ampiamente studiato nel campo della batterie agli ioni di litio e alcuni team hanno esteso questo design a batterie al litio interamente allo stato solido. Gu et al. inciso la superficie dell'acciaio inossidabile collettore di corrente in acciaio (SSCC) a vari livelli, abbinato a esso Elettrolita solido Li5.5PS4.5Cl1.5 e ciclo elettrostatico condotto utilizzando un configurazione asimmetrica della batteria (lamina di litio | lamina di acciaio inossidabile). I risultati sperimentali mostrano che diverse rugosità SSCC hanno un impatto maggiore sulle prestazioni della batteria. Tutte le batterie allo stato solido assemblate con SSCC con a la rugosità di 180 nm ha prestazioni del ciclo elettrochimico migliori rispetto a batterie con una rugosità di soli 20 nm. Ciò è dovuto alla superficie ruvida aumentando i punti di contatto tra l'elettrolita e la corrente collettore, fornendo più punti di reazione e consentendo una deposizione uniforme di litio sull'interfaccia. Tuttavia, quando la rugosità superficiale supera 500 nm, la superficie altamente ruvida fa sì che gli ioni di litio raggiungano a malapena il punti di contatto limitati sul fondo inciso del collettore di corrente. Questo riduce la precipitazione del litio e mostra prestazioni peggiori. Questo Il fenomeno non si verifica nelle batterie a liquido. Ciò dimostra che l'interazione tra l'elettrolita solido e il collettore di corrente è significativamente diverso da quello dell'elettrolita liquido. È necessario approfondire ulteriormente esplorare il meccanismo di funzionamento di base e le caratteristiche prima della corrente il design del collettore della batteria allo stato solido priva di elettrodi negativi può essere effettuato.

Riepilogo e prospettive

Con l'emergere di LGPS ad alto contenuto ionico conduttività, ha la ricerca sulle batterie agli ioni di litio allo stato solido al solfuro notevolmente aumentato. Tra questi, la selezione dei materiali anodici e il La soluzione dei problemi di interfaccia è diventata uno dei focus della ricerca. Molti gli studiosi hanno riassunto esaurientemente i progressi della ricerca sul litio interfaccia elettrolita anodo/solfuro. Questo articolo fornisce una sistematica panoramica dei principali materiali anodici per il litio completamente allo stato solido batterie a base di elettroliti solforati, come litio metallico, litio leghe e anodi di silicio. Il problema dell'interfaccia tra anodo di litio e è stato proposto un elettrolita solforato e strategie comuni per migliorare l'elettrolita sono state riepilogate le proprietà dell'interfaccia. Allo stato attuale, tutti gli ioni di litio allo stato solido le batterie sono ancora lontane dall'applicazione commerciale e mancano di una base completa ricerca teorica e supporto tecnico. Pertanto, le seguenti questioni necessitano ancora di attenzione nelle ricerche future.

(1) Gli anodi in lega di litio sono eccellenti capacità di stoccaggio del litio e prestazioni più stabili, e hanno dimostrato ottimi risultati potenziale nella risoluzione della crescita dei dendriti dell'anodo di litio e del cortocircuito, raggiungimento batterie al litio allo stato solido ad alta densità di energia e stabili a lungo termine. In il campo delle batterie allo stato solido, a causa delle caratteristiche di contatto di l'interfaccia solido-solido, il problema della generazione ripetuta di SEI causata da la reazione dei materiali in lega e degli elettroliti liquidi può essere risolta. In modo da applicare meglio gli anodi in lega, è necessario eseguire il lavoro di base e applicato aumentare la comprensione della chimica, dell'elettrochimica, della meccanica proprietà e meccanismo di funzionamento degli anodi in lega nelle batterie a stato solido, quindi in modo da soddisfare la domanda di prodotti a stato solido stabili a lungo termine e ad alta capacità batterie. .

(2) Gli anodi di silicio possono massimizzare l'energia densità delle batterie agli ioni di litio allo stato solido. Tuttavia, poiché il silicio ha bassa conduttività elettronica, gli agenti conduttivi di carbonio comunemente usati lo faranno accelerare la decomposizione degli elettroliti solforati. Come regolare la parametri di composizione dell'anodo di silicio in modo che non influenzi il percorso conduttivo dell'elettrodo né provoca la decomposizione del solfuro L'elettrolita rappresenta una sfida importante per il processo di preparazione dell'anodo di silicio. Costituisce anche una barriera tecnica per l’industrializzazione su larga scala del silicio anodi nelle batterie allo stato solido al solfuro.

(3) I problemi delle riserve piccole e alte In realtà è necessario prestare attenzione anche al prezzo del litio metallico applicazioni commerciali. Sebbene l'anodo di litio metallico sia vantaggioso per il processo di placcatura al litio, non è un componente necessario da realizzare placcatura al litio con reazione elettrochimica. Le condizioni di utilizzo del litio metallico sono estremamente dure e la produzione di massa di batterie al litio porterà con sé enormi rischi per la sicurezza. Pertanto, al fine di ridurre i costi, migliorare la sicurezza e raggiungere la commercializzazione definitiva, lo sviluppo del litio interamente allo stato solido le batterie senza anodi di litio sono una direzione di ricerca. Ad esempio, il la ricerca sull’elettrodo composito Ag-C fornisce una buona idea per il prossimo lavoro. In Inoltre, il meccanismo di funzionamento di base e le caratteristiche degli attuali collettori sono inoltre necessarie ulteriori ricerche per pretrattare gli attuali collettori in modo mirato per ottenere batterie tutte allo stato solido ad alte prestazioni senza negativo elettrodi.

Lo sviluppo dell'elettrodo negativo materiali nel campo delle batterie allo stato solido ha ancora molta strada da fare. Con l'approfondimento della ricerca, le batterie allo stato solido basate sull'alta energia gli elettrodi negativi mostreranno sicuramente i loro vantaggi unici sul campo delle batterie secondarie.