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对电动车来说，固态电池比锂电池具有更高的能量密度、支持更长行驶里程等优点，但由于固态电池阴极结构设计上的困难，这种电池距离实际应用仍遥不可及。不过，最近报道的一种全新阴极结构和相应的制造技术有望能克服这一难题。

论文截图

3月24日，NanoResearch杂志一篇研究介绍了相关制备工艺：

可充电固态电池（完全固态，没有液态组件）长期以来一直被视作下一代能源储存技术，尤其是其在电动汽车和减缓气候变化等方面的应用。固态电池将比现在的锂离子电池更轻、能量密度更高、充电速度更快、提供更长的续航里程。

锂离子电池使用的液态电解质是电流在正极和负极（分别为阴极和阳极）之间流动的介质。但是这种液体会增加电池重量，而且具有易燃性。在固态电池中，由陶瓷、玻璃或聚合物制成的固体电解质更安全，因为在运输过程中不会有泄漏或飞溅，并且提高功率密度、增加循环性、延长保存期限。

基于液相烧结技术设计固态复合电极

参考文献[1]

制造固态电池的关键是设计一个良好的阴极，能够提供高工作电压和高面积容量。面积容量这一物理量描述了给定的时间内单位面积上的电池充电量。通常用来描述这个量的单位是毫安时（mAh，也就是能够让一安培电流流动一小时的能量）除以给定面积（单位通常是平方厘米）。从本质上讲，mAh/cm2这一单位提供了一种指示，根据在设备中占用的空间，电池可以在不充电的情况下持续多长时间。

论文的第一作者，南京林业大学材料科学与工程学院的陈继章教授表示：“到目前为止，大多数复合阴极制造技术所产生的电池性能甚至不能与现有的商用电池相比，更不用说超过它们达到3mAh/cm2（的面积容量）。”

这些阴极技术还需要添加过量的粘合剂和导电剂，以确保所有的活性颗粒均匀分布。这就降低了阴极的密度，增加了成本，并且在阴极和电极的界面上产生了大量的电阻。

因此，研究人员开发了一种全新的阴极组合物和相应的制造技术，克服这些挑战的同时能实现高面积容量。这一技术使得粘合剂和导电剂（氢氧化锂和硼酸）的添加量大大减少（减少到总质量的4%）。在阴极形成的烧结过程中，这些成分被用作添加剂。

烧结是一种通过热或压力将粉末压制成固体而不使其熔化成液体的方法。然而，在这种情况下，至少有一些组分仍然保持液相，而其他组分则保持粉末状，以促进颗粒之间的结合。

氢氧化锂和硼酸的熔点较低，在中等高温（约℃）下会以液体形式渗入富镍锂化合物（LiNi0.8Mn0.1Co0.1，或称“NMC”）的粉末中。这不仅使粉末颗粒之间能够进行密切的物理接触，而且还减少了对添加剂的需求，加速了材料的致密化过程。

掺杂NMC复合电极的形态

参考文献[1]

由此合成的复合阴极具有良好的性能，在最高4.4V的电压范围内能达到8mAh/cm2以上的面积容量。预计这将用于制造能量密度达到Wh/kg的固态电池，轻松超过当代锂离子电池-Wh/kg能量密度。

参考文献

[1]Han,X.,Zhou,W.,Chen,M.etal.Liquid-phasesinteringenablingmixedionic-electronicinterphasesandfree-standing

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