中科大90后博导/教授，最新AFM：合理设计锂离子电池的厚电极！

研究概述

研究人员为提高锂离子电池的能量密度付出了巨大的努力，设计厚电极是其中一种十分具有前景的方法。传统上，在构造厚电极时考虑动力学效应，例如降低弯曲度以促进离子传输。

基于此，中国科学技术大学谈鹏教授以《Rational Design of Thick Electrodes in Lithium-Ion Batteries by Re-Understanding the Relationship Between Thermodynamics and Kinetics》为题发表在国际顶级期刊Advanced Functional Materials上。

研究结果表明，倾斜的平衡电位曲线有利于电极的均匀利用，但严重的动力学限制使热力学调节作用失效。因此，改变电极的热力学性质以加强调节作用是一种有前途的方法。同时，动力学限制是限制电池容量释放的内在因素。深入分析表明，确保离子和电子的混合控制可以显著减轻动力学反应的不均匀性。

此外，为了验证竞争概念，研究人员构建了具有垂直通道的厚电极，使热力学在电极过程中重新占据主导地位，最终在4C时实现63%的出色容量保持率。

此项工作提供了一个更全面的视角，在指导电极设计以实现更高能量密度方面的实现重大突破。

图文解读

图1：动力学和热力学的竞争的概念验证

图2：电极反应波动起源证明

图3：NCM622薄电极和厚电极的动力学与热力学竞争分析

文献信息

Rational Design of Thick Electrodes in Lithium-Ion Batteries by Re-Understanding the Relationship Between Thermodynamics and Kinetics, Advanced Functional Materials, 2024. https://doi.org/10.1002/adfm.202409623