3D printed composite solid electrolytes for high-performance solid-state batteries

Yantao Wang

doi:10.1016/j.cej.2025.160824

2025-02-01

PRE

DOI：10.1016/j.cej.2025.160824

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离子导电填料改性的复合固态电解质（CSEs）是固态锂金属电池有前景的电解质。然而，传统方法，如卷对卷或转移涂布，往往导致聚合物基体无序和颗粒团聚，影响其机械强度和锂离子传输效率。在此，我们报道了一种通过结合3D打印方法与原位聚合技术制备的新型CSE。聚偏氟乙烯（PVDF）基体与锂铝钛磷酸盐（LATP）填料被打印成条状阵列结构。经过原位改性后，所得的阵列结构CSEs（CSE-3D）在室温下表现出3.4 x 10⁻⁴ S cm⁻¹的高离子电导率和0.77的离子迁移数。此外，这种独特的模块化结构导致应力和Li⁺通量的均匀分布，经Ansys和COMSOL模拟证实，使CSE-3D表现出超过50 MPa的高机械强度、拉伸过程中的优异结构稳定性和锂的均匀沉积/剥离。因此，采用CSE-3D的锂对称电池在0.1 mA cm⁻²和室温下表现出超过2500 h的稳定循环。相应的LiFePO₄/Li电池在室温下也显示出良好的循环性能和倍率性能。本研究为CSEs的高精度制备提出了新的解决方案。

Keyword:

3D printing

Composite solid electrolytes

Mechanics

Solid state batteries

期刊

Chemical Engineering Journal

IF:

13.2

论文数:

7.5W

被引数:

48.5W

机构

qingdao aerosp power struct safety inst

学者数:

论文数: 1

被引数: 0

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