固态电池同时实现高电化学活性和高负载一直受到固体电极内缓慢的离子传输的阻碍，特别是随着电极厚度的增加。在固态电极内由点对点扩散控制的离子传输是具有挑战性的，仍然让人难以捉摸。

近日，哈工大王家钧教授提供了对固态电池中离子传输性质的3D可视化见解。

文章要点

1）在同步加速器X射线层析、X射线层析和机器学习分析的结合下，研究人员揭示了与ASSLB中高度曲折的纵向传输路径有关的依赖于厚度的固态离子传输行为。高曲折的传输路径导致锂离子的缓慢传输和锂离子的脱锂/脱硫化之间的明显差异，导致局部粒子过度/不完全的镀锂/脱锂化，从而导致固体电极的性能失效。

2）为了解决电极厚度增加带来的缓慢电荷动力学问题，研究人员制作了由具有离子渗流网络的快速传输层(FTL)和具有大颗粒的反应平衡层(REL)组成的曲折梯度分级电极(TGH-电极)。

3）结果显示，采用TGH电极的全电池在厚固体正极(厚度100 μm，20 mg cm^-2)下，比容量(15%)和循环寿命(100次)都得到显著提高。

参考文献

Qing-Song Liu, et al, Effective transport network driven by tortuosity gradient enable high-electrochem-active solid-state batteries, NSR, 2022

DOI: 10.1093/nsr/nwac272/6849569

https://academic.oup.com/nsr/advancearticle/doi/10.1093/nsr/nwac272/6849569