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作者:孔伟进;沈亮;赵辰孜;乐翼成;顾一凡;胡江奎;张强;
单位:清华大学化学工程系,复合固态电池北京市重点实验室;清华大学探微书院;清华大学致理书院;北京理工大学前沿交叉科学研究院;智能固态电池创新中心;清华大学碳中和研究院;
摘要:固态电池是具有高能量密度和高安全性的下一代二次电池。当匹配固态电解质与金属锂负极构筑全电池时,正极材料的种类显著影响了其能量密度。富锂锰基正极材料具有较高的放电比容量,是实现更高能量密度固态电池的关键材料。当富锂锰基正极与金属锂负极匹配,有望进一步构筑能量密度大于600 W·h·kg~(–1)的固态电池。因此,对富锂锰基正极材料开展体相/表界面结构设计、构筑稳定快速的离子/电子通路、促进稳定阴离子氧化还原反应是实现其在固态电池中应用的重要策略。这些策略的重点在于改善多相界面的不兼容、抑制析氧和增强固|固界面高电压稳定性等问题。本文综述了固态电池富锂锰基正极材料的设计开发策略和提升正极与固态电解质固|固界面高电压稳定性问题的最新研究进展,并展望了未来富锂锰基正极材料在固态电池应用中的研究重点和重要应用场景。
关键词:固态电池;富锂锰基正极材料;能量密度;阴离子氧化还原反应;高电压界面
基金资助:国家重点研发计划(2021YFB2500300); 国家自然科学基金(22409113,22393904,22393900,22393903); 中国博士后科学基金面上项目(2023M731864); 华能集团科技项目(HNKJ23-H71); 清华大学自主科研经费; 新基石科学基金会; 清华大学“水木学者”资助计划