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Microstructure- and Interface-Modified Ni-Rich Cathode for High-Energy-Density All-Solid-State Lithium Batteries
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2023-01-03 , DOI: 10.1021/acsenergylett.2c02715 Un-Hyuck Kim 1 , Tae-Yeon Yu 1 , Jin Wook Lee 1 , Han Uk Lee 1 , Ilias Belharouak 2 , Chong Seung Yoon 3 , Yang-Kook Sun 1
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2023-01-03 , DOI: 10.1021/acsenergylett.2c02715 Un-Hyuck Kim 1 , Tae-Yeon Yu 1 , Jin Wook Lee 1 , Han Uk Lee 1 , Ilias Belharouak 2 , Chong Seung Yoon 3 , Yang-Kook Sun 1
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Electric vehicles powered by Li-ion batteries pose a potential safety risk because the flammable liquid electrolytes can, under certain conditions, cause explosions. All-solid-state batteries (ASSBs) are safe alternative battery technologies. However, realizing high-energy-density ASSBs by employing Ni-rich layered cathodes is difficult because of the detrimental volume contraction near charge end. This study shows that the simultaneous B doping and coating of a Ni-rich Li[Ni0.9Co0.05Mn0.05]O2 cathode, which modifies the cathode microstructure and cathode–solid electrolyte interface, respectively, afford an ASSB that cycles stably for 300 cycles with minimal capacity fading. An ASSB featuring the B-doped, B-coated Li[Ni0.9Co0.05Mn0.05]O2 cathode demonstrates a discharge capacity of 214 mAh g–1, which represents one of the highest discharge capacities achieved by an ASSB; moreover, the ASSB retains 91% of its initial capacity after 300 cycles and easily outperforms previously reported ASSBs in terms of energy density without compromising cycling stability.
中文翻译：
用于高能量密度全固态锂电池的微结构和界面改性富镍正极
由锂离子电池驱动的电动汽车存在潜在的安全风险，因为易燃的液体电解质在某些情况下会引起爆炸。全固态电池 (ASSB) 是安全的替代电池技术。然而，由于充电结束附近的有害体积收缩，采用富镍层状阴极实现高能量密度的 ASSB 很困难。本研究表明，同时 B 掺杂和涂覆富镍 Li[Ni 0.9 Co 0.05 Mn 0.05 ]O 2阴极，分别改变阴极微观结构和阴极-固体电解质界面，提供可稳定循环 300 次的 ASSB容量衰减最小的循环。具有 B 掺杂、B 涂层 Li[Ni0.9 Co 0.05 Mn 0.05 ]O 2阴极显示出 214 mAh g –1的放电容量，这是 ASSB 实现的最高放电容量之一；此外，ASSB 在 300 次循环后仍保持其初始容量的 91%，并且在不影响循环稳定性的情况下，在能量密度方面轻松优于先前报道的 ASSB。
更新日期：2023-01-03
中文翻译：
用于高能量密度全固态锂电池的微结构和界面改性富镍正极
由锂离子电池驱动的电动汽车存在潜在的安全风险，因为易燃的液体电解质在某些情况下会引起爆炸。全固态电池 (ASSB) 是安全的替代电池技术。然而，由于充电结束附近的有害体积收缩，采用富镍层状阴极实现高能量密度的 ASSB 很困难。本研究表明，同时 B 掺杂和涂覆富镍 Li[Ni 0.9 Co 0.05 Mn 0.05 ]O 2阴极，分别改变阴极微观结构和阴极-固体电解质界面，提供可稳定循环 300 次的 ASSB容量衰减最小的循环。具有 B 掺杂、B 涂层 Li[Ni0.9 Co 0.05 Mn 0.05 ]O 2阴极显示出 214 mAh g –1的放电容量，这是 ASSB 实现的最高放电容量之一；此外，ASSB 在 300 次循环后仍保持其初始容量的 91%，并且在不影响循环稳定性的情况下，在能量密度方面轻松优于先前报道的 ASSB。
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