超快飞秒用于构建微孔网络可提升电极容量

西安交通大学梅雪松教授团队基于前期对超快飞秒激光加工技术及锂离子电池技术的深入研究，提出了利用超快飞秒激光加工策略在厚膜钛酸锂电极上构建三维垂直排列的微孔Li+/e?传输网络的方法，可为其他高性能能源类材料的设计与研究提供新思路，为更高容量电池的发展提供有益启示。近日相关研究成果发表于《能源化学》上。

研究发现，超快飞秒激光加工技术被成功应用于厚膜电极三维垂直排列的微孔传输网络的精密制备，而此过程中并未破坏电极材料之间的紧密连接，确保了电极材料的完整性和连贯性。在电解液浸润状态下，超快飞秒激光制备的三维微孔传输网络的钛酸锂电极相较于未经处理的电极表现出更佳的力学性能和电解液浸润性，为Li+/e?的迁移与扩散提供了高效通道和浸润条件，从而实现了定向和快速的Li+/e?传输，成功克服了电极厚度势垒的挑战。

利用超快飞秒激光加工技术构建的三维垂直排列微孔传输网络具有优异的传输性能，其钛酸锂电极表现出更高的锂离子扩散速率，相较于未经处理的钛酸锂电极提升了一至两个数量级。在60C高倍率下激光制备的电极比未处理电极的储锂性能提升了2.2倍，同时呈现出更出色的循环性能。

(a)超快飞秒激光加工系统示意图，(b)单轨迹扫描和双轨迹扫描的激光加工策略，(c)具有三维垂直排列的微孔传输网络的电极。（课题组供图）

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.03.045