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研究概述
通過解決鋰枝晶在固態電解質(SEs)中不受控制生長所引發的問題,可以顯著增強全固態鋰金屬電池(ASSLMBs)的電化學性能。
基于此,2024年10月23日,上海交通大學崔立峰教授、悉尼科技大學汪國秀教授、香港城市大學陳曉東在國際期刊Energy & Environmental Science發表題為《The Construction of Multifunctional Solid Electrolytes Interlayers for Stabilizing Li6PS5Cl-based All-Solid-State Lithium Metal Batteries》的研究論文。
在此,研究人員構建了一種由微米級Li6PS5Cl(LPSC)和納米級Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)組成的復合物,作為LPSC-LATP中間層,夾在用于ASSLMBs的LPSC電解質之間。
這種制備方法發揮了電子阻擋功能,以降低與Li+離子反應形成負極所引發的和晶界(GBs)引發的枝晶的概率。
更重要的是,它還通過Li枝晶之間的高瞬態反應創造了局部消除Li枝晶的微環境,剩余的裂縫可以被分解產物動態有效地填充,從而顯著抑制了Li枝晶的成核、傳播和穿透,同時也有助于提高電池性能和穩定性。
采用這種方法,微調的LPSC-LATP(8S-2O)中間層使得對稱的Li/LPSC/8S-2O/LPSC/Li電池在室溫下實現了超過5 mA cm?2的超高臨界電流密度(CCD),并在10 mA cm?2的電流密度下實現了超過1600小時的超長循環。
此外,采用商業LiCoO2正極的ASSLMBs具有優異的耐久性,在1C(1.28 mA cm-2)下經過1200次循環后,初始放電容量保持率高達85.6%,庫侖效率(CE)超過99.6%。
這些實驗電池展示了這種SEs結構在ASSLMBs商業化應用中的前景。
圖文解讀
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圖1:LPSC-LATP復合電解質的制備和結構表征
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圖2:LPSC-LATP抑制Li枝晶的實驗結果
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圖3:LPSC-LATP在全固態電池中的電池性能和穩定性
文獻信息
The Construction of Multifunctional Solid Electrolytes Interlayers for Stabilizing Li6PS5Cl-based All-Solid-State Lithium Metal Batteries,?Energy & Environmental Science,?2024.?

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