圧電および強誘電効果を介して、すべての固体状態のバッテリーでのLi金属堆積物との闘い

オールソリッド状態のLIメタルバッテリー（ASSLB）は、固有の安全性とエネルギー密度が高いため、非常に望ましいものです。しかし、Liフィラメントの不規則で制御されていない成長は、界面の安定性と安全性に有害です。本明細書では、ピエゾ/強誘電性batio3（BTO）ナノファイバーの固体電解質への取り込みと、LI樹状突起の核生成と成長を効果的に調節するBTO包含による電動分布の測定について報告します。理論的シミュレーションは、固体電解質に埋め込まれたBTOの圧電効果が高湾曲での樹状突起成長の駆動力を減少させる一方で、その強誘電性が過ポテンシャルを減少させると予測しています。Liの定期的な堆積と形態の変化を確認することを確認し、軟質固体電解質の偏光反転が特定されました。予想どおり、LifePO4/LIおよびPoly（エチレンオキシド）（PEO）/ガーネット固体電解質を含むBTO添加物を含むASSLBSは、1で500サイクルを超える103.2 MAH G-1の可逆容量を持つ安定した長いサイクルの寿命を示しました。C.さらに、調製されたスケーラブルポーチセルの同等の循環性と柔軟性と硫化物電解質の検証の成功により、その普遍的な実証固体バッテリーでのLIメタルアノードの統合のための有望なアプリケーション。

All-solid-state Li-metal batteries (ASSLBs) are highly desirable, due to their inherent safety and high energy density; however, the irregular and uncontrolled growth of Li filaments is detrimental to interfacial stability and safety. Herein, we report on the incorporation of piezo-/ferroelectric BaTiO3 (BTO) nanofibers into solid electrolytes and determination of electric-field distribution due to BTO inclusion that effectively regulates the nucleation and growth of Li dendrites. Theoretical simulations predict that the piezoelectric effect of BTO embedded in solid electrolyte reduces the driving force of dendrite growth at high curvatures, while its ferroelectricity reduces the overpotential, which helps to regularize Li deposition and Li+ flux. Polarization reversal of soft solid electrolytes was identified, confirming a regular deposition and morphology alteration of Li. As expected, the ASSLBs operating with LiFePO4/Li and poly(ethylene oxide) (PEO)/garnet solid electrolyte containing 10% BTO additive showed a steady and long cycle life with a reversible capacity of 103.2 mAh g-1 over 500 cycles at 1 C. Furthermore, the comparable cyclability and flexibility of the scalable pouch cells prepared and the successful validation in the sulfide electrolytes, demonstrating its universal and promising application for the integration of Li metal anodes in solid-state batteries.