Effects of volume variations under different compressive pressures on the performance and microstructure of all-solid-state batteries

材料科学 复合材料 微观结构 电解质 体积热力学 复合数 变形(气象学) 抗压强度 接触电阻 石墨 图层(电子) 电极 化学 热力学 物理 物理化学
作者
Mari Yamamoto,Yoshihiro Terauchi,Atsushi Sakuda,Atsutaka Kato,Masanari Takahashi
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier BV]
卷期号:473: 228595-228595 被引量:101
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.228595
摘要

Compressive pressure applied during the operation of all-solid-state batteries that employ a sulfide solid electrolyte (SE) assists particle contact, thereby maintaining the ionic and electronic conduction network. The relationship between compressive pressure and volume variation in active materials is critical for designing practical full-cells with enhanced cell-based energy densities. However, studies into these aspects are rare. Here, we systematically investigate the effects of volume change of active materials [silicon, graphite, and LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (NMC)] at different pressures (75 and 50 MPa) on electrochemical performance, cell internal resistance, and microstructure of full-cells with a thin SE layer (approximately 75-μm-thick). Pressurization at 75 MPa and use of graphite with lower expansion ratios improves capacity and capacity retentions. Increasing variation in the negative electrode volume increases charge-transfer resistance and crack formation in the NMC-composite layer. This indicates that the buffering effect via the elastic deformation of the thin SE layer is insufficient. Pressure facilitates plastic deformation of LixSi and SE, resulting in their improved contact, while perpendicular cracks appear throughout the Si-composite layer, effectively alleviating stress derived from variations in the volume of Si. This study provides important mechanistic insights into the design of advanced active materials and batteries required for industrial applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
隐形曼青应助feifei采纳,获得10
刚刚
刚刚
Qxd_111发布了新的文献求助10
1秒前
周少完成签到,获得积分10
2秒前
sda应助科研通管家采纳,获得20
2秒前
gx20发布了新的文献求助10
2秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
核桃应助科研通管家采纳,获得30
2秒前
2秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
3秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
怕黑以筠完成签到,获得积分10
3秒前
xiaofan应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
大个应助幸运的小花采纳,获得10
3秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
受伤的无敌完成签到,获得积分10
3秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
猪猪hero应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
南瓜头完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
123额发布了新的文献求助10
4秒前
PhH发布了新的文献求助30
5秒前
科研通AI6应助bm采纳,获得10
5秒前
银银发布了新的文献求助10
5秒前
caicai完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
gx20完成签到,获得积分20
10秒前
星星boy完成签到,获得积分10
10秒前
YYB65完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
PhH完成签到 ,获得积分10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Разработка технологических основ обеспечения качества сборки высокоточных узлов газотурбинных двигателей,2000 1000
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 500
ISO/IEC 24760-1:2025 Information security, cybersecurity and privacy protection — A framework for identity management 500
碳捕捉技术能效评价方法 500
Optimization and Learning via Stochastic Gradient Search 500
Nuclear Fuel Behaviour under RIA Conditions 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4699399
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4068178
关于积分的说明 12577605
捐赠科研通 3767840
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2080931
邀请新用户注册赠送积分活动 1108811
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 987057