Benchmarking the performance of all-solid-state lithium batteries

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作者
Simon Randau,Dominik A. Weber,Olaf Kötz,Raimund Koerver,Philipp Braun,André Weber,Ellen Ivers‐Tiffée,Torben Adermann,Jörn Kulisch,Wolfgang G. Zeier,Felix H. Richter,Jürgen Janek
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:5 (3): 259-270 被引量:965
标识
DOI:10.1038/s41560-020-0565-1
摘要

Increasing the specific energy, energy density, specific power, energy efficiency and energy retention of electrochemical storage devices are major incentives for the development of all-solid-state batteries. However, a general evaluation of all-solid-state battery performance is often difficult to derive from published reports, mostly due to the interdependence of performance measures, but also due to the lack of a basic reference system. Here, we present all-solid-state batteries reduced to the bare minimum of compounds, containing only a lithium metal anode, β-Li3PS4 solid electrolyte and Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2 cathode active material. We use this minimalistic system to benchmark the performance of all-solid-state batteries. In a Ragone-type graph, we compare literature data for thiophosphate-, oxide-, phosphate- and polymer-based all-solid-state batteries with our minimalistic cell. Using fundamental equations for key performance parameters, we identify research targets towards high energy, high power and practical all-solid-state batteries. Considering the interdependence of performance measures and the lack of a basic reference system for all-solid-state batteries, Jurgen Janek and co-workers analyse literature performance data for major types of all-solid-state batteries and benchmark them against minimalistic reference cells.
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