Tailored Cathode Composite Microstructure Enables Long Cycle Life at Low Pressure for All-Solid-State Batteries

微观结构 复合数 材料科学 阴极 固态 高压 冶金 复合材料 工程物理 电气工程 工程类
作者
Ke Zhou,Sijian Lu,Charles Mish,Yu‐Ting Chen,Shijie Feng,Ji Young Kim,Min‐Sang Song,Hyunsun A. Kim,Ping Liu
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
卷期号:10 (2): 966-974 被引量:15
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.4c03256
摘要

The practical application of all-solid-state batteries (ASSBs) requires reliable operation at low pressures, which remains a significant challenge. In this work, we examine the role of a cathode composite microstructure composed of solid-state electrolyte (SSE) with different particle sizes. A composite made of LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) and fine-particle Li6PS5Cl (LPSC) shows a more uniform distribution of SSE on the surface of NCM811 particles, ensuring intimate contact. Moreover, the composite features reduced tortuosity, which enhances Li ion conduction. These microstructural advantages result in significantly reduced charge transfer resistance, helping to suppress mechanical distortion and electrochemical degradation during cycling under low-pressure conditions. As a result, the fine-LPSC cathode composite exhibits enhanced cycling stability at a moderate stack pressure of 2 MPa, outperforming its coarse-LPSC counterpart. Our finding confirms the important role of microstructure design in enabling high-performance ASSBs operating under low-pressure conditions.
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