Ultra-high-energy lithium-ion batteries enabled by aligned structured thick electrode design

电池制造有希望制备出具有可精细调控微观结构, 几何形状和厚度的高性能电极。然而, 厚电极面临着电子和锂离子传输缓慢的挑战。在这里, 我们制备出–种具有导向结构的厚电极, 作为实现高能锂离子电池的替代方法。开发了借助胶粘剂和单壁碳纳米管 (SWCNT) 的冷冻干燥工艺, 用于制备基于LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) 作为代表性正极电极材料的导向结构厚电极。1 mm厚的NCM811正极具有101 mg·cm−2的面载量, 可实现203.4 mAh·g-1的高比容量。此外, 已成功证明了所制备的超厚电极具有538 mg·cm-2的高面载量和99.5 wt%的高活性物质含量, 实现了93.4 mAh·cm−2极高面积容量, 与商用电极相比提高了30倍以上。该设计为能源存储设备和其他相关实际应用的环保, 可扩展和可持续的制造过程开辟了一条有效的途径。