体积变化与堆叠压力对固态电池正极的影响

摘要：与锂离子技术相比，固态锂电池可提供更高的能量密度并改善安全性。然而，在固态复合正极中，可能会因循环过程中反复的正极体积变化而发生机械降解，施加显著但往往不切实际的单轴堆叠压力可部分缓解这一问题。在此，我们比较了基于 Li 4 Ti 5 O 12 (LTO)（体积变化可忽略不计）和 Nb 2 O 5（膨胀 +4%）的复合电极在不同堆叠压力下循环的行为。LTO 的初始容量和保持率不受压力的影响，但对于 Nb 2 O 5，当施加 <2 MPa 的堆叠压力时，由于循环体积变化导致的颗粒间开裂和固-固接触损失，其容量和保持率显著降低。这项工作证实了正极机械稳定性和堆叠压力对固态电池长期循环性能的重要性。这表明固态电池需要低体积变化的正极材料或适当的缓冲层，尤其是在低堆叠压力下。