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Effective transport network driven by tortuosity gradient enables high-electrochem-active solid-state batteries

National Science Review 2023年第3期10卷 178-188页

作者： Qing-Song Liu Han-Wen An Xu-Feng Wang Fan-Peng Kong Ye-Cai Sun Yu-Xin Gong Shuai-Feng Lou Yi-Fan Shi Nan Sun Biao Deng Jian Wang Jia-Jun Wang Ministry of Industry and Information Technology(MIIT) Key Laboratory of Critical Materials Technology for New Energy Conversion and Storage School of Chemistry and Chemical EngineeringHarbin Institute of Technology(HIT) Chongqing Research Institute of HIT Shanghai Institute of Applied Physics Chinese Academy of Sciences Canadian Light Source Inc. University of Saskatchewan

Simultaneously achieving high electro chemical activity and high loading for solid-state batteries has been hindered by slow ion transport within solid electrodes,in particular with an increase in electrode *** transport governed by ’point-to-point’ diffusion inside a solid-state electrode is challenging,but still remains ***,synchronized electrochemical analysis using X-ray tomography and ptychography reve als new insights into the nature of slow ion transport in solid-state electrodes.’hickness-dependent delithiation kinetics are spatially probed to identify that low-delithiation kinetics originate from the high tortuous and slow longitudinal transport *** fabricating a tortuosity-gradient electrode to create an effective ion-percolation network,the tortuosity-gradient electrode architecture promotes fast charge transport,migrates the heterogeneous solid-state reaction,enhances electrochemical activity and extends cycle life in thick solid-state ele *** findings establish effective transport pathways as key design principles for realizing the promise of solid-state high-loading cathodes.

关键词： all-solid-state batteries thick electrodes lithiation/delithiation heterogeneity tortuosity gradient synchrotron techniques

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