【固态】AEM：氧化物基固态电池—复合阴极结构的展望

石榴石型相Li ₇ La ₃ Zr ₂ O ₁₂  (LLZO)作为一种氧化物固体电解质引起了人们的极大关注，以实现具有潜在高能量密度的安全耐用的固态电池(SSB)。然而，尽管在证明与Li金属的相容性方面已经取得了显著的进展，但是将LLZO整合到复合阴极中仍然是一个挑战。

马里兰大学Dina Fattakhova-Rohlfing、Eric D. Wachsman、密歇根大学Jeff Sakamoto、吉森大学Jürgen Janek和阿贡国家实验室Venkat Srinivasan等 讨论需要解决的关键问题，以实现基于LLZO的全固态电池的最终目标，即在实际充电/放电倍率下提供高能量密度而不退化。

本文要点：

（1） 作者总结了含氧化物SEs的阴极复合材料领域的知识现状，并使用获得的知识计算实际的理论能量密度值，以指导未来氧化物基SSB的开发。 实验和理论的进展都提出，并联系这两个互补的工具集的前景被确定。 由于良好的界面动力学是快速充电和放电步骤的关键，作者将重点放在LLZO阴极半电池中跨界面电荷转移的机理以及加工和操作过程中的降解过程。 为了确定关键瓶颈，作者与其他SEs进行了比较，并考虑了包含少量液体、凝胶或聚合物电解质的混合阴极复合材料。

（2） 与最先进的商用LIBs相比，基于氧化物的SSB不仅由于电解质不易燃而显著提高了安全性，而且理论能量密度也显著增加(商用NMC811的能量密度大于500 Wh kg ^-1 ，未来的转换阴极的能量密度大于1000 Wh kg ^-1 )。

参考文献:

Ren, Y., Danner, T., Moy, A., Finsterbusch, M., Hamann, T., Dippell, J., Fuchs, T., Müller, M., Hoft, R., Weber, A., Curtiss, L. A., Zapol, P., Klenk, M., Ngo, A. T., Barai, P., Wood, B. C., Shi, R., Wan, L. F., Heo, T. W., Engels, M., Nanda, J., Richter, F. H., Latz, A., Srinivasan, V., Janek, J., Sakamoto, J., Wachsman, E. D., Fattakhova-Rohlfing, D., Oxide-Based Solid-State Batteries: A Perspective on Composite Cathode Architecture. Adv. Energy Mater. 2022, 2201939.

DOI: 10.1002/aenm.202201939

https://doi.org/10.1002/aenm.202201939