ACS Nano：单层/少层正极纳米颗粒涂层实现高性能全固态电池

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由硫代磷酸锂超离子固体电解质（SE）和高容量正极活性材料（CAM）组成的体型固态电池（SSBs）最近因其在下一代电化学储能中的潜在应用而备受关注。然而，这种电池系统中关键部件之间的兼容性问题难以克服。

卡尔斯鲁厄理工学院Yuan Ma、Yushu Tang、Torsten Brezesinski等报告了一种保护性的正极涂层，它可以大大减少电池运行过程中CAM和SE之间有害的副反应的发生率。

ACS Nano：单层/少层正极纳米颗粒涂层实现高性能全固态电池

图1. 涂层示意及表征

具体而言，这项工作采用预制的HfO₂纳米颗粒作为层状富镍氧化物CAM，LiNi_0.85Co_0.1Mn_0.05O₂（NCM85）的二级颗粒涂层来进行演示。与以前的NP涂层不同，作者采用优化的湿化学路线，将分散在溶液中的纳米颗粒（NPs）作为涂层材料，采用适当的溶剂进行的表面稳定化减轻了颗粒聚集的问题，并允许单个纳米颗粒在CAM表面均匀沉积。

结果电化学测试表明，与没有涂层的材料相比，采用涂层材料的硫代磷酸盐基固态电池在比容量、容量保持率和库仑效率方面都有改善。

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图2. 电化学性能

研究显示，在循环之前、期间和之后对正极进行的补充表征表明，保护性涂层不仅抑制了界面副反应，而且还抑制了颗粒破裂和产气，从而提高了正极结构/形态和CAM-SE界面的稳定性。该涂层材料还与高负载正极和玻璃状1.5Li₂S-0.5P₂S₅-LiI固态电解质结合后进行了测试，结果其在45℃下能保持稳定的长期循环运行。虽然提出的结果是令人鼓舞的，但作者相信，通过采用这种通用的表面改性策略和定制涂层化学，可以进一步提高整体性能。

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图3. 循环期间的表征

Single- to Few-Layer Nanoparticle Cathode Coating for Thiophosphate-Based All-Solid-State Batteries. ACS Nano 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c07314

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