超快飛秒用于構建微孔網絡可提升電極容量

西安交通大學梅雪松教授團隊基于前期對超快飛秒激光加工技術及鋰離子電池技術的深入研究，提出了利用超快飛秒激光加工策略在厚膜鈦酸鋰電極上構建三維垂直排列的微孔Li+/e?傳輸網絡的方法，可為其他高性能能源類材料的設計與研究提供新思路，為更高容量電池的發展提供有益啟示。近日相關研究成果發表于《能源化學》上。

研究發現，超快飛秒激光加工技術被成功應用于厚膜電極三維垂直排列的微孔傳輸網絡的精密制備，而此過程中并未破壞電極材料之間的緊密連接，確保了電極材料的完整性和連貫性。在電解液浸潤狀態下，超快飛秒激光制備的三維微孔傳輸網絡的鈦酸鋰電極相較于未經處理的電極表現出更佳的力學性能和電解液浸潤性，為Li+/e?的遷移與擴散提供了高效通道和浸潤條件，從而實現了定向和快速的Li+/e?傳輸，成功克服了電極厚度勢壘的挑戰。

利用超快飛秒激光加工技術構建的三維垂直排列微孔傳輸網絡具有優異的傳輸性能，其鈦酸鋰電極表現出更高的鋰離子擴散速率，相較于未經處理的鈦酸鋰電極提升了一至兩個數量級。在60C高倍率下激光制備的電極比未處理電極的儲鋰性能提升了2.2倍，同時呈現出更出色的循環性能。

(a)超快飛秒激光加工系統示意圖，(b)單軌跡掃描和雙軌跡掃描的激光加工策略，(c)具有三維垂直排列的微孔傳輸網絡的電極。（課題組供圖）

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.03.045