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?海大AM：高效離子滲透網絡助力高性能全固態陰極

全固態鋰電池（ASSLBs）面臨著正極負載低和倍率性能差的嚴峻挑戰，這影響了其能量/功率密度。廣泛接受的高離子電導率和低界面電阻的目標似乎不足以克服這些挑戰。

圖1 材料表征

中國海洋大學吳敬一、王煥磊和德克薩斯大學奧斯汀分校余桂華等發現陰極中的高效離子滲流網絡對ASSLBs的電化學性能具有更關鍵的影響。基于此，作者提出了一種磁場誘導方法來控制固態復合陰極中Li_0.35La_0.55TiO₃納米線（LLTO NWs）的取向，從而在僅含有1 vol% LLTO NWs的高負載陰極中實現高效離子滲流。這種陰極結構設計解決了傳統陰極中離子傳輸高度迂回和過量添加固態電解質的固有問題。

圖2 不同類型陰極中的電荷傳輸動力學

作為范例，固態磷酸鐵鋰（LFP）/鋰電池在60℃、2 C和5 C條件下的可逆放電容量分別為151 mAh g^-1和100 mAh g^-1。令人印象深刻的是，在2 C的快速充電倍率下，室溫比容量達到108 mAh g^-1。即使在LFP負載為20 mg cm^-2的條件下，電池也能達到3 mAh cm^-2的目標面積容量。

此外，該策略在LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM)復合陰極中也得到了進一步證實，其倍率能力和容量保持能力都得到了增強。該工作提出的策略通過構建高效的離子滲濾網絡同時實現了快速離子傳輸和高能量密度，并將固態電解質降到最低，是實現高性能ASSLBs的可行解決方案。

圖3 LFP和NCM陰極的電化學性能

Efficient Ion Percolating Network for High-Performance All-Solid-State Cathodes. Advanced Materials 2024. DOI: 10.1002/adma.202312927

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