《表4 复合正极材料的构成比例》

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《Li_2S-P_2S_5体系电解质及其在全固态锂离子电池中的应用研究进展》


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全固态电池中关键的组成之一是正极,不同于传统正极片,其主要由正极活性物质、固态电解质以及导电剂组成,其中添加固态电解质和导电剂是为了加强正极中的锂离子扩散和电子电导率。Mizuno等[46]分别探究了以乙炔黑(AB)、气相生长碳纤维(VGCF)、Ti N、Ni作为导电添加剂与Li CoO2活性物质组成的复合正极片对以Li2S-P2S5玻璃-陶瓷态为电解质和In为负极的全固态电池的性能的影响。结果发现,相比于Ti N、Ni,碳材料能更加有效减少复合正极片的电阻。在电流密度为64μA·cm-2下,以VGCF为导电剂的电池在充放电循环超过50圈后,其放电容量仍然可以维持在大约100mAh·g-1,高于以AB、Ti N、Ni为导电添加剂的电池性能。在电流密度超过1mA·g-1情况下仍得到了相似的结果,这是由于VGCF由亚微米级有序纤维组成,可作为桥梁使电极和电解质之间实现紧密的固-固接触,并且VGCF在复合正极中形成比AB更连续的电子传导路径。表4总结了已报道的由含不同导电剂正极与固态电解质组成的固态电池的性能。除正极极片本身组成外,其制备工艺也可影响相关固态电池的性能。现阶段,通常使用干混方法制备正极极片,在此过程中固体颗粒很难均匀混合与分散,如AB作为导电剂时在干混过程中很容易团聚[47]。采用湿法混合可以得到各组分更均匀和结果重现性好的正极片。Kim等[48]对比制备全固态电池的复合正极采用干混与湿混的差别,结果发现,虽然采用干混制备复合正极较湿法混合得到的极片具有更高的首次充放电容量(127mAh·g-1),但是其循环20圈后的容量减到54mAh·g-1,远低于湿法混合电极的81mAh·g-1(初始容量为111mAh·g-1),循环性能的提高是因为湿法混合使组成颗粒更均匀分布,改进了颗粒间的接触。