刘喜正/丁轶教授 AEM: 通过喷涂沉积聚合物电解质将非周期性3D多孔电极集成到3D电池中

3D微型电池因其卓越的能量和功率密度，成为极具潜力的微型化电源候选产品。然而，要在组装好的3D电池中制造出完整、均匀的电解质/隔膜来分离3D电极，仍然是一项重大挑战。本研究提出了一种通过改良喷涂沉积法制备3D电解质膜的直接方法。这种3D电解质膜能有效地将3D多孔LiFePO4阴极与锂阳极隔离开来，离子电导率为9.6 × 10-4 S cm-1，有利于集成非周期3D电池的创建。3D电池的比容量高达8.8 mAh cm-2（29.1 mWh cm-2），最大功率密度为12.7 mW cm-2。3D电池的特性时间为0.17 秒，而传统2D电池的特性时间为0.73 秒。厚电极之所以能提高速率性能，主要是因为离子扩散途径减少了。在所有已报道的非周期性3D电池中，这些结果代表了最高的峰值功率和能量密度。利用喷雾沉积电解质进行3D电极分离有望在开发3D电池方面取得重大进展，并展示出巨大的实际应用潜力。

图文简介

3D电池的优势与挑战

3D阴极形貌及3D阴极半电池的电化学性能

复合聚合物电解质( CPEs )的制备与表征

3D电池的制备与表征

3D电池的电化学性能

论文信息

通讯作者： Xizheng Liu, Yi Ding