Полностью твердотельный литиевый аккумулятор для технологий энергетики будущего
Масаси Котобуки, ... Киёси Канамура, в Справочнике по продвинутой керамике (второе издание), 2013 г.

1. Введение
Перезаряжаемые ионно-литиевые батареи широко используются в качестве источника питания для портативных электронных устройств, таких как мобильные телефоны, портативные компьютеры и цифровые фотоаппараты, из-за их высокого рабочего напряжения, высокой плотности энергии и отсутствия эффекта памяти [1]. В последнее время их применение в электромобилях ускорилось; однако причина безопасности, вызванная воспламеняющимися органическими жидкими электролитами, препятствует их применению. Полностью твердотельный аккумулятор, состоящий из негорючих твердых электродов и твердого электролита, был признан аккумулятором с максимальной безопасностью [2]. Таким образом, изучены как полимерные, так и керамические твердые электролиты [3–5]. В частности, большое внимание уделяется керамическим электролитам из-за их высокой стойкости к высоким температурам. Среди них Li0.35La0.55TiO3 (LLT) со структурой перовскита [6,7] и Li1 + xAlxTi2 − x (PO4) 3 (LATP) со структурой типа NASICON [8–12] получили большое внимание из-за их высокая проводимость литий-ионных аккумуляторов, составляющая примерно 10-3-10-4 См / см, что приемлемо для практических полностью твердотельных аккумуляторов.

Одной из критических проблем полностью твердотельной батареи является плохой контакт между твердым электродом и твердым электролитом по сравнению с нынешним жидким электролитом (рис. 1). Этот плохой контакт приводит к высокому внутреннему сопротивлению, что приводит к снижению производительности [13]. Следовательно, считается, что трехмерная (3D) батарея улучшает характеристики [14–16]. Было предложено несколько перспективных конфигураций 3D-батарей (рис. 2) [17]. Все эти конфигурации могут обеспечить не только большой контакт между твердым электродом и твердым электролитом, но также высокую загрузку активных материалов и короткое расстояние переноса ионов лития, что, соответственно, улучшает плотность энергии и приводит к высокой плотности мощности.