Minimize the Electrode Concentration Polarization for High‐Power Lithium Batteries

材料科学 电极 极化(电化学) 锂(药物) 光电子学 工程物理 物理化学 医学 工程类 内分泌学 化学
作者
Weibin Chen,Shengzhong Liu,Yonglong Li,Jing Chen,Hongbin Wang,Liewu Li,Hao Li,Xiangzhong Ren,Xiaoping Ouyang,Jia Li,Feng Pan,Biwei Xiao,Qian Ling Zhang,Jiangtao Hu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202410926
摘要

Abstract High‐loading electrode is a prerequisite for achieving high energy density in industrial applications of lithium‐ion batteries. However, an increased loading leads to elevated battery polarization and reduced battery power density, which presents a significant technical bottleneck in the industry. The present study focuses on designing a rapid electrolyte diffusion pathway to diminish lithium concentration polarization for the high‐loading LiNi 0.83 Mn 0.12 Co 0.05 O 2 (NMC83) electrode by employing two layers of NMC83 materials with different sizes. This innovative architecture demonstrates exceptional rate performance even under challenging conditions with high‐loading and high‐rate. Additionally, the interrelationships between electrode structure, process route, porosity, and optimal thickness ratio between layers are discussed, providing valuable guidance for industrial promotion and application. The designed L‐Dry‐S electrode structure (coating large particles first and then small particles) effectively mitigates concentration polarization in the thick electrode, which is attributed to the fast electrolyte diffusion channel and the differential reaction speeds of NMC83 particles with varying sizes. The knowledge from this work is broadly applicable to other material systems.
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