文章提出通过碳包覆铝箔集流体实现全固态锂硫电池在低压力(约0.2 MPa)下的稳定运行。传统全固态锂硫体系需要较高压力以确保硫正极与固态电解质的紧密接触,否则会因界面接触退化导致容量快速衰减。研究发现,碳包覆层不仅改善了硫正极与集流体之间的电子接触,还能在循环过程中缓解界面退化,显著提升低压条件下的循环寿命和容量保持率。在0.2 MPa压力下,碳包覆集流体电池在100次循环后容量保持率超过80%,而未包覆样品在相同条件下不到50%。该策略为低压力环境下的全固态电池组装与规模化制造提供了可行路径。
全固态锂硫电池因其高能量密度与安全性受到广泛关注。然而,固态电解质与硫正极之间的界面接触问题,导致在低压力条件下电池性能迅速下降。为保证性能,常需施加较高外部压力,这在大规模制造与实际应用中存在挑战。
通过在铝箔集流体表面沉积导电碳层,可在正极活性材料与集流体之间构建稳定的电子通道。该碳层同时具备一定的柔韧性,能在充放电体积变化过程中缓冲应力,从而保持良好的界面接触。
在仅0.2 MPa压力下,采用碳包覆铝箔的电池表现出显著优异的循环稳定性。经过100次循环后,容量保持率超过80%,远高于未包覆集流体电池的不足50%。碳包覆层有效抑制了界面阻抗的快速增长,使低压条件下的电化学反应更加均匀稳定。
该方法简化了全固态锂硫电池的压力要求,有助于降低组装成本,并减少对复杂压紧系统的依赖,为柔性设备、轻量化储能系统及规模化生产提供了技术可行性。