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Scalable Manufacture of High‐Performance Battery Electrodes Enabled by a Template‐Free Method

电极 材料科学 电池(电) 纳米技术 可扩展性 功率密度 热分解 制作 计算机科学 光电子学 功率(物理) 化学 医学 物理 替代医学 有机化学 物理化学 病理 量子力学 数据库
作者
Ruoyu Xiong,Yun Zhang,Yunming Wang,Lan Song,Maoyuan Li,Hui Yang,Zhigao Huang,Dequn Li,Huamin Zhou
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:5 (6) 被引量:39
标识
DOI:10.1002/smtd.202100280
摘要

Ion transport kinetics is identified as the major challenge of thick electrode design for high-energy-density lithium-ion batteries. The introduction of vertically-oriented structure pores, which provide fast transport pathways for Li+ , can maximize the rate-performance of electrodes while holding a high energy density. To overcome the harsh manufacturing requirements of traditional template-based methods for the oriented-pore electrodes, a template-free strategy is developed to meet the large-scale fabrication demand, in which controllable oriented microchannels are facilely constructed by vertically aggregated bubbles generated from thermal decomposition. The proposed method is demonstrated to be applicable for different active materials and compatible with industrial roll-to-roll manufacturing. The oriented-pore electrodes exhibit a seven times higher capacity at 5C rate and show double the power density relative to the state of the art while maintaining a high level of energy density. The balance between the ion transport kinetics through the channels and in the matrix manifests an optimal design of the electrode structures, enabling the desired superior performance of the electrodes toward practical applications.
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