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Ultrafast microwave heated form-stable thermal package providing operating temperature for PEO all-solid-state batteries
Energy Storage Materials ( IF 20.4 ) Pub Date : 2023-05-12 , DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102814
Chao Yang, Haosen Yin, Qi Lou, Zhi Cheng, Yuge Bai, Yining Su, Xin Li, Bin Zhao, Minggang Xia, Xiaogang Han

All-solid-state batteries (ASSBs) have been regarded as satisfying future energy storage devices owing to advantages of notably high energy density and outstanding safety. However, their attainable energy density, especially in poly(ethylene oxide) (PEO)-based ASSBs, is limited by low operating ambient temperature due to sluggish lithium-ion transport of solid electrolyte. Herein, a functional anti-leakage skeleton (alumina ceramic and boron nitride) with efficient graphene modified phase change material (GPCM) and microwave thermal energy storage system is proposed for providing operating temperature of ASSBs. The composite, prepared by alumina ceramic fiber, boron nitride, and GPCM, presenting excellent thermal properties such as great enhancement of thermal conductivity (64.6%) and low enthalpy loss (11.27%). The superior thermal effect is detailedly confirmed by experiments and simulations of microwave absorption. Through microwave irradiating the ASSBs wrapped with the composite, ASSBs can realize cold-starting in 1 min from room temperature in a fast, safe and low-power heating pathway. Significantly, the combination of multi-scale characteristics in graphene increases the thermal energy generated by the composite during microwave processing. Furthermore, the composite material (GPBC), used as portable auxiliary heating equipment, enables the ASSB exhibits 92% capacity of those ASSBs placed in 55°C oven at 1C. This work provides a distinctive route to achieve efficient and extensive applications of ASSBs through external preheating.



中文翻译:

超快微波加热形式稳定的热封装为 PEO 全固态电池提供工作温度

全固态电池(ASSB)由于具有显着的高能量密度和出色的安全性等优点,被认为是未来令人满意的储能设备。然而,它们可达到的能量密度,特别是在聚环氧乙烷 (PEO) 基 ASSB 中,由于固体电解质的锂离子传输缓慢而受到低工作环境温度的限制。在此,提出了一种具有高效石墨烯改性相变材料(GPCM)和微波热能存储系统的功能性防漏骨架(氧化铝陶瓷和氮化硼),用于提供 ASSB 的工作温度。该复合材料由氧化铝陶瓷纤维、氮化硼和 GPCM 制备而成,具有优异的热性能,如导热率大幅提高 (64.6%) 和低热损失 (11.27%)。卓越的热效应已通过微波吸收实验和模拟得到详细证实。通过微波辐照包裹有复合材料的ASSBs,ASSBs可以通过快速、安全、低功耗的加热途径实现室温1分钟内的冷启动。值得注意的是,石墨烯中多尺度特性的结合增加了复合材料在微波处理过程中产生的热能。此外,用作便携式辅助加热设备的复合材料 (GPBC) 使 ASSB 能够展现出放置在 55°C 烘箱中 1C 的 ASSB 的 92% 的容量。这项工作为通过外部预热实现全合成电池的高效和广泛应用提供了一条独特的途径。通过微波辐照包裹有复合材料的ASSBs,ASSBs可以通过快速、安全、低功耗的加热途径实现室温1分钟内的冷启动。值得注意的是,石墨烯中多尺度特性的结合增加了复合材料在微波处理过程中产生的热能。此外,用作便携式辅助加热设备的复合材料 (GPBC) 使 ASSB 能够展现出放置在 55°C 烘箱中 1C 的 ASSB 的 92% 的容量。这项工作为通过外部预热实现全合成电池的高效和广泛应用提供了一条独特的途径。通过微波辐照包裹有复合材料的ASSBs,ASSBs可以通过快速、安全、低功耗的加热途径实现室温1分钟内的冷启动。值得注意的是,石墨烯中多尺度特性的结合增加了复合材料在微波处理过程中产生的热能。此外,用作便携式辅助加热设备的复合材料 (GPBC) 使 ASSB 能够展现出放置在 55°C 烘箱中 1C 的 ASSB 的 92% 的容量。这项工作为通过外部预热实现全合成电池的高效和广泛应用提供了一条独特的途径。石墨烯中多尺度特性的结合增加了复合材料在微波处理过程中产生的热能。此外,用作便携式辅助加热设备的复合材料 (GPBC) 使 ASSB 能够展现出放置在 55°C 烘箱中 1C 的 ASSB 的 92% 的容量。这项工作为通过外部预热实现全合成电池的高效和广泛应用提供了一条独特的途径。石墨烯中多尺度特性的结合增加了复合材料在微波处理过程中产生的热能。此外,用作便携式辅助加热设备的复合材料 (GPBC) 使 ASSB 能够展现出放置在 55°C 烘箱中 1C 的 ASSB 的 92% 的容量。这项工作为通过外部预热实现全合成电池的高效和广泛应用提供了一条独特的途径。

更新日期:2023-05-17
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