增加锂离子电池（LIB）电极面积容量可以提高能量密度并降低制造成本，但面临制造、倍率性能和循环稳定性方面的挑战。
近日，科罗拉多大学博尔德分校Chunmei Ban提出了一种由商用微型碳纤维(Cfs)制成的导电框架，作为LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2(NMC532)阴极和Cfs阳极的主体。
文章要点
1）Cf框架具有多种功能，可提供高电子电导率（270 mS cm−1）、低弯曲度（1.7）、低Li+扩散电阻（22 Ω）和高导热率（200 Wm K−1）。此外，Cf集成电极可以具有极高的NMC532质量负载（70 mg cm−2），理论容量为14 mAh cm−2。
2）因此，使用支持Cfs的电极组装的实际全电池表现出4.1 mAh cm−2的初始面积容量，以及在C/3、1.5 mA cm−2的循环速率下进行500次循环时容量保持率为90.4%。
3）从operando等温微量热法收集的数据表明，与使用传统石墨阳极的电池相比，使用Cf阳极的全电池从副反应中释放的热量更少。该方法具有可扩展性和成本效益，可以制造具有高面积容量、倍率性能和长循环寿命的实用LIB。
参考文献
Zhiming Liang, et al, 3D-Integrated, Multi-Functional Carbon Fibers for Stable, High-Areal-Capacity Batteries, Adv. Energy Mater. 2023, 2301295
DOI: 10.1002/aenm.202301295
https://doi.org/10.1002/aenm.202301295
