Stable Cycling with Intimate Contacts Enabled by Crystallinity‐Controlled PTFE‐Based Solvent‐Free Cathodes in All‐Solid‐State Batteries

结晶度 阴极 材料科学 电解质 阳极 电化学 聚四氟乙烯 化学工程 电极 复合材料 纳米技术 化学 工程类 物理化学
作者
Dongsoo Lee,Arumugam Manthiram
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:7 (7) 被引量:11
标识
DOI:10.1002/smtd.202201680
摘要

All-solid-state batteries (ASSBs) employing Li-metal anodes and inorganic solid electrolytes are attracting great attention due to high safety and energy density for next-generation energy storage devices. However, the volume change of cathode active materials can cause contact loss, resulting in charge carrier isolation, heterogeneous current distribution, and poor electrochemical properties in ASSBs. Here, a simple, yet effective, solvent-free electrode engineering approach with polytetrafluoroethylene (PTFE) as a binder for ASSBs is reported, enabling intimate contact and stable interfaces with the cathode. It is substantiated that the crystallinity of PTFE can be controlled depending on the heat history, and highly crystalline PTFE displays robust mechanical properties. High-nickel LiNi0.8 Mn0.1 Co0.1 O2 cathode prepared with crystalline PTFE show improved cycle and rate performances in ASSBs. In addition, it is revealed that the intimate contact between cathode particles with a stable cathode electrolyte layer is maintained during cycling by postmortem studies. This simple engineering method can be applied to prepare cathodes with a variety of active materials and solid electrolytes in ASSBs.
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