胡良兵AM：高温超快烧结用于制备多孔固态电解质支架

固态电池比传统的液态或凝胶电池具有更好的安全性和更高的能量密度。在实际应用中，固态电解质通常需要由陶瓷固态电解质制成的三维多孔支架。

近日，美国马里兰大学胡良兵教授报道了开发了一种简单而有效的方法来烧结三维多孔SSE支架。

文章要点

1）该方法基于碳加热器的焦耳加热，用于在高温下以秒为单位反应烧结SSE前体。高温可以快速反应烧结到所需的晶相，并加速晶粒的表面扩散以促进生长；同时，较短的烧结时间限制了粗化，从而精确地控制致密化程度，以保留所需的多孔结构，并减少挥发性元素的损失。通过精确控制烧结温度和时间，可以获得纯晶相和所需的多孔结构。

2）这种方法适用于一系列基底（例如Al₂O₃板、钛、不锈钢和碳纸）上的许多陶瓷SSEs（例如LLZTO、LATP和LLTO）。同时，这种薄而多孔的结构有望应用在柔性电池中。

3）作为概念验证，所得到的P−LLZTO支架具有连续的锂离子通道和良好润湿性的P-LLZTO/PEO界面，在室温下获得了高达1.9×10^-4 S cm^-1的离子电导率。

这种方法为构建一系列用于全固态电池应用的基于SSEs的3D支架提供了一条新的途径。

 

参考文献

Ruiliu Wang, et al, High-Temperature Ultrafast Sintering: Exploiting a New Kinetic Region to Fabricate Porous Solid-State  Electrolyte Scaffolds, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202100726

https://doi.org/10.1002/adma.202100726