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Elastic properties of lithium cobalt oxide (LiCoO2)

All solid-state Li-ion batteries offer unprecedented improvements in energy density and safety compared to contemporary Li-ion batteries. Come uno dei materiali catodici di ossido più comuni per le batterie tradizionali agli ioni di litio, LiCoO2 (LCO) è anche allo studio per l’uso in tutte le batterie a stato solido. Tuttavia, le differenze nei coefficienti di espansione termica (CTE) tra LCO e l’elettrolita solido durante la fabbricazione di elettrodi compositi e l’espansione e la contrazione differenziali durante il ciclo elettrochimico derivanti dall’inserimento e dal disinserimento Li, causeranno tensioni con conseguente dissolvenza della capacità della batteria. Per caratterizzare le proprietà termomeccaniche, questo studio ha utilizzato la pressatura a caldo per preparare pellet policristallini LCO ad alta densità relativa (95%). Il modulo elastico (E), il modulo di taglio (G), la durezza (H) e il rapporto di Poisson (υ) di LCO sono stati determinati per essere respectively 191 GPa, respectively 80 GPa, respectively 8.2 GPa (a carichi di rientro di picco ≤5 mN) e 0.24, rispettivamente. Il CTE è stato determinato per essere ∼1.3 × 10-5/°C nell’intervallo di temperatura 50-400 °C. Riteniamo che questi dati siano importanti per prevedere o aumentare la durata del ciclo di LCO disponibile in commercio come materiale catodico per batterie allo stato dell’arte agli ioni di litio e allo stato solido avanzato.

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