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The effect of volume change and stack pressure on solid-state battery cathodes

SusMat 2023年第5期3卷 721-728页

作者： Boyang Liu Shengda DPu christopher doerrer Dominic Spencer Jolly Robert A.House Dominic L.R.Melvin Paul Adamson Patrick S.Grant Xiangwen Gao Peter G.Bruce Department of Materials University of OxfordOxfordUK The Faraday Institution DidcotUK The Henry Royce Institute University of OxfordOxfordUK Future Battery Research Center Global Institute of Future TechnologyShanghai Jiao Tong UniversityShanghaiChina Department of Chemistry University of OxfordOxfordUK

Solid-state lithium batteries may provide increased energy density and improved safety compared with Li-ion ***,in a solid-state composite cathode,mechanical degradation due to repeated cathode volume changes during cycling may occur,whichmay be partially mitigated by applying a significant,but often impractical,uniaxial stack ***,we compare the behavior of composite electrodes based on Li4Ti5O12(LTO)(negligible volume change)and Nb2O5(+4%expansion)cycled at different stack *** initial LTO capacity and retention are not affected by pressure but for Nb2O5,they are significantly lower when a stack pressure of<2MPa is applied,due to inter-particle cracking and solid-solid contact loss because of cyclic volume *** confirms the importance of cathode mechanical stability and the stack pressures for long-term cyclability for solid-state *** suggests that low volumechange cathode materials or a proper buffer layer are required for solid-state batteries,especially at low stack pressures.

关键词： cathode interface mechanical degradation stack pressure solid-state battery

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