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Composite cathodes for solid‐state lithium batteries: “catholytes” the underrated giants

Par Conseil national de recherches du Canada

Composite cathodes for solid‐state lithium batteries: “catholytes” the underrated giants - Transcription

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Des cathodes composites pour améliorer les performances des batteries à électrolyte solide

Hilal Al-Salih, Mohamed Seif Eddine Houache, Elena A. Baranova, et Yaser Abu-Lebdeh

Wiley

Advanced Enery & Sustainability Research

Open Access

Composite Cathodes for Solid-State Lithium Batteries: "Catholytes" the Underrated Giants

DOI: 10.1002/aesr.202200032

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Les batteries au lithium métal à électrolyte solide (ou à état solide) promettent d’être sûres, légères, abordables et d’offrir une densité d’énergie élevée, ...

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...ce qui les rend idéales pour les applications à haute énergie/puissance, comme dans les véhicules électriques.

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Ces batteries utilisent un électrolyte solide au lieu de l’électrolyte liquide conventionnel...

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...car les ions de lithium se déplacent entre les électrodes de la batterie.

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En revanche, les électrolytes solides ne pénètrent pas dans la cathode de la batterie comme les électrolytes liquides.

La résistance à l’interface électrode-électrolyte...

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...entrave le mouvement des ions de lithium...

...et limite les performances de la batterie.

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Une solution pour établir des voies continues pour les ions de lithium consiste à utiliser des catholytes...

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...qui sont des conducteurs ioniques solides intégrés à la cathode pour former ce que l’on appelle des « cathodes composites ».

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Des scientifiques du Canada ont passé en revue les types de catholytes, leurs techniques de traitement et leur effet sur les performances des batteries.

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Les caractéristiques des cathodes composites diffèrent en fonction du choix du matériau, de la chimie de la batterie et des propriétés microstructurales.

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Les performances des cathodes composites sont quantifiées par leurs conductivités électronique et ionique.

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L’amélioration du contact interparticulaire et la réduction de la porosité des cathodes composites...

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...permettront d’améliorer le transport des ions de lithium et les performances des batteries.

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L’amélioration de la conception des cathodes composites peut résoudre l’un des problèmes les plus urgents des batteries à électrolyte solide ...

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...et peut aider les industries à passer des batteries contenant des électrolytes liquides à des batteries à électrolyte solide plus sûres, plus durables et plus denses en énergie.

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Composite Cathodes for Solid-State Lithium Batteries: "Catholytes" the Underrated Giants

Auteur-ressource : Yaser Abu-Lebdeh

Courriel : Yaser.Abu-Lebdeh@nrc-cnrc.gc.ca

Wiley

Advanced Enery & Sustainability Research

Open Access

Composite Cathodes for Solid-State Lithium Batteries: "Catholytes" the Underrated Giants

DOI: 10.1002/aesr.202200032

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DOITrouver le DOI : https://doi.org/10.1002/aesr.202200032
AuteurRechercher : 1Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0002-1928-2330; Rechercher : 1; Rechercher : 2Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0001-5993-2740; Rechercher : 1Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0001-8936-4238
Affiliation
  1. Conseil national de recherches du Canada. Énergie, les mines et l'environnement
  2. University of Ottawa. Department of Chemical and Biological Engineering Centre for Catalysis Research and Innovation
Bailleur de fondsRechercher : Natural Resources Canada. Office of Energy Research and Development
FormatTexte, Article
Résumé
To expedite the large-scale adoption of electric vehicles (EVs), increasing the gravimetric energy density of batteries to at least 250 Wh kg⁻¹ while sustaining a maximum cost of $120 kWh⁻¹ is of utmost importance. Solid-state lithium batteries are broadly accepted as promising candidates for application in the next generation of EVs as they promise safer and higher-energy-density batteries. Nonetheless, their development is impeded by many challenges, including the resistive electrode–electrolyte interface originating from the removal of the liquid electrolyte that normally permeates through the porous cathode and insures efficient ionic conductivity through the cell. One way to tackle this challenge is by formulating composite cathodes (CCs) that employ solid ionic conductors as “catholytes” in their structure. Herein, it is attempted to shed light on this less studied and poorly understood approach. The different classes of catholytes that have been reported in literature alongside the most common fabrication techniques used to prepare CCs are presented. Next, the interplay between the microstructure and design parameters of CCs with the electrochemical performance of solid-state batteries (SSBs) and the techniques used to measure their transport properties is well documented. Finally, general guidelines surrounding CC research are outlined.
Date de publication
Maison d’éditionWiley
Licence
Dans
  • Advanced Energy and Sustainability Research 3, nº 8, 2200032 (12 juin 2022) : 1–15.
Langueanglais
Publications évaluées par des pairsOui
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Identificateur de l’enregistrement75bbf3b1-a68a-40da-bbf5-0bfeae10ad1d
Enregistrement créé2022-11-15
Enregistrement modifié2022-11-16
Date de modification :