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Enregistrement W4285398256 · doi:10.1149/ma2022-011127mtgabs

Exploring the Interplay between Composite Cathode Design and Cell Performance for Solid-State Lithium Batteries

2022· article· en· W4285398256 sur OpenAlexaff
Hilal Al-Salih, Mohamed Houache, Elena A. Baranova, Yaser Abu‐Lebdeh

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Battery Materials and Technologies
Établissements canadiensNational Research Council CanadaUniversity of Ottawa
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésCathodeElectrolyteMaterials scienceBattery (electricity)ElectrodeEnergy storageComposite numberQuasi-solidFast ion conductorGravimetric analysisNanotechnologyEngineering physicsOptoelectronicsElectrical engineeringComposite materialChemistryEngineeringPower (physics)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

To accelerate the mass market adaptation of electric vehicles (EVs), raising the gravimetric energy density of batteries to > 250 Wh/kg while maintaining a cost target of < $ 120/kWh is of critical importance (the ultimate targets of the U.S. Department and the advanced battery consortium).[1] Solid-state batteries are widely recognized as excellent prospects for application in the next generation of EVs and other energy storage devices, with the promise to realize higher energy densities, superior safety and environmentally friendly characteristics. At the cell level, the development of SSBs has been hampered by challenges with the interface originating from the poor interfacial stability between the solid-state electrolytes (SSE) and the electrodes. By eliminating the liquid electrolyte, conductive pathways throughout the whole thickness of the positive electrode and at the solid-solid interface become less efficient causing large polarization and diminished cell performance. This can be exacerbated by the current urge to use thicker electrodes in an attempt to increase the energy density which is a common practice in the currently widely adapted lithium ion batteries employing liquid electrolytes. Notably, increasing cathode thickness beyond a certain limit leads to a point of diminishing returns in terms of energy density. This is mainly attributed to the dominating effect of porosity at higher cathode thickness.[2,3] For instance, it has been found that cells with NMC cathodes thinner than 155 μm (< 6.5 mAh cm-2) showed excellent cycling stability and no capacity losses for C-rates up to 0.5C.[4] To address this challenge, one approach is to formulate the cathode (positive electrode) using a small fraction of ionic conductors (Catholyte) that are mostly derived from the solid electrolyte formulation. In addition, this approach could be complemented with the application of a 10 μm intermediate SSE coating at the cathode surface. The use of catholytes has a second advantage of replacing the non-green polymer polyvinylidene fluoride (PVDF) which is currently the most commonly used binder. Having fluorine in its structure, PVDF is non-recyclable and a potential source of environmentally harmful fluorocarbons.[5] We have begun studying the interfacial stability between composite cathodes using LiFePO4 (LFP), a safe, environmentally-friendly, 3.4 V cathode material, and different SSEs including ceramic electrolytes, polymer electrolytes and polymer-ceramic composite electrolytes. In this work, an optimally designed DOE was planned to study the impact of varying active material mass loading in composite cathodes, and the significance of intermediate coating on SSB electrochemical performance. The SSE used is a plasticized polymer electrolyte with the following optimized formula: 77 % PEO, 13% LiTFSI and 10% Succinonitrile (SN) while the composite cathode was composed of 86% LFP, 4% C65 conductive carbon and 10% of the aforementioned SSE as the catholyte. The active material mass loading was varied between 1 – 12 mg cm-2 in 1 mg cm-2 increments and all composite cathodes were tested with and without the intermediate coating layer. This powerful and contemporary statistical approach aims to provide an enhanced design strategy for a popular and very promising SSB chemistry (Li/PEO/LFP). Finally, our findings shed light on a new approach that can be adopted to explore other battery chemistry with higher voltages such as oxide cathodes, non-oxide solid or semi-solid electrolytes. References: [1] R. Schmuch, R. Wagner, G. Hörpel, T. Placke, M. Winter, Nat. Energy 2018 34 2018, 3, 267. [2] Z. Du, D. L. Wood, C. Daniel, S. Kalnaus, J. Li, J. Appl. Electrochem. 2017, 47, 405. [3] M. Wood, J. Li, Z. Du, C. Daniel, A. R. Dunlop, B. J. Polzin, A. N. Jansen, G. K. Krumdick, D. L. Wood, J. Power Sources 2021, 515, 230429. [4] M. Singh, J. Kaiser, H. Hahn, J. Electroanal. Chem. 2016, 782, 245. [5] O. Rynne, M. Dubarry, C. Molson, E. Nicolas, D. Lepage, A. Prébé, D. Aymé-Perrot, D. Rochefort, M. Dollé, ACS Appl. Energy Mater. 2020, 3, 2935. Figure 1

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Sans objet · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Autre · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,004

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,039
Tête enseignante GPT0,249
Écart entre enseignants0,210 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSans objet
Domainenon disponible
GenreAutre

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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