학술지
Electrolyte-free Graphite Electrode with Enhanced Interfacial Conduction Using Li+-conductive Binder for High-performance All-solid-state Batteries
Electrodes supported by conductive binders are expected to outperform ones with inert binders that potentially disturb electronic/ionic contacts at interfaces. Unlike electron-conductive binders, the employment of Li+-conductive binders has attracted relatively little attention due to the liquid electrolyte (LE)-impregnated electrode configuration in the conventional lithium-ion batteries (LIBs). Herein, an all-solid-state electrolyte-free electrode where electrolyte components are completely excluded is introduced as a new tactical electrode construction to evaluate the effectiveness of the Li+-conductive binder on enhancing the interfacial conduction, ultimately leading to high-performance all-solid-state batteries (ASSBs). Conductive lithium carboxymethyl cellulose (Li-CMC) is prepared through an optimized two-step cation-exchange reaction without physical degradation. The electrolyte-free graphite electrode employing Li-CMC as the binder shows strikingly improved areal and volumetric capacity of 1.46 mAh cm?닋2 and 490 mAh cm?닋3 at a high current rate (1.91 mA cm?닋2) and 60 °C which are far superior to those (1.07 mAh cm?닋2 and 356.7 mAh cm?닋3) using Na-CMC. Moreover, systematic monitoring of the lithiation dynamics inside the electrolyte-free electrode clarifies that the interfacial Li+ conduction is greatly promoted in the Li-CMC electrode. Complementary analysis from in-depth electrochemical measurements and multiscale simulations verifies that serious internal resistance from impeded interparticle diffusion by inert binders can be substantially mitigated using Li-CMC.
KSP 제안 키워드
Carboxymethyl cellulose, Current rate, Electrochemical measurements, High current, High performance, Interfacial conduction, Internal resistance, Interparticle diffusion, Ion batteries, Liquid electrolyte, Multiscale simulations
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<출처표시방법 안내> 작성자, 저작물명, 출처, 권호, 출판년도, 이용조건 [예시1] 김진미 외, "매니코어 기반 고성능 컴퓨팅을 지원하는 경량커널 동향", 전자통신동향분석, 32권 4호, 2017, 공공누리 제4유형 [예시2] 심진보 외, "제4차 산업 혁명과 ICT - 제4차 산업 혁명 선도를 위한 IDX 추진 전략", ETRI Insight, 2017, 공공누리 제 4유형
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