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?天大楊永安AM：LaCl3 基電解質增強 Li6PS5Cl 基固態(tài)電池

Li₆PS₅Cl（LPSC）是一種非常有吸引力的硫化物固體電解質（SSE），用于開發(fā)高性能全固態(tài)鋰電池（ASSLB）。然而，它無法抑制鋰枝晶的生長，在短路之前只能承受很小的臨界電流密度（CCD）。

在此，天津大學楊永安團隊借鑒新近開發(fā)的LaCl₃基電解質(LTLC)可以承受極大CCD的特點，在LPSC中插入LTLC，設計了三明治結構的電解質。結果顯示，與普通LPSC相比，該混合電解質LPSC/LTLC/LPSC表現(xiàn)出了顯著的性能提升:CCD從0.51 mA/cm²增加到1.52 mA/cm²，對稱電池中循環(huán)電流為0.5 mA/cm²時，壽命從7 h延長到>500 h，在Li|LPSC/LTLC/LPSC|NCM721全電池中，循環(huán)倍率為0.5 C時，循環(huán)次數(shù)從10次延長到>200次。其增強的原因是LTLC具有清除鋰枝晶的能力，形成了一個由Ta、La和LiCl組成的鈍化層。

圖1. 不同堆積壓力下電解質與鋰金屬的相容性研究

總之，該工作報道了一種新方法來提高LPSC電解質的性能，即通過結合鹵化物電解質LTLC，形成了一種三層混合電解質LPSC/LTLC/LPSC，即兩層厚的LPSC中間插入一層薄的LTLC。雖然這兩種電解質可以相互反應形成鈍化層，但它們在界面的相互作用是自限的，并在老化后變得穩(wěn)定。由于LTLC在鋰的還原作用下可以生成Ta、La和LiCl清除鋰枝晶，因此LPSC/LTLC/LPSC的電池性能相對于LPSC有了很大的提高。

在鋰/電解質/鋰對稱電池中，循環(huán)電流密度為0.5 mA/cm²時的循環(huán)壽命提高了70倍，在循環(huán)電流密度為0.2 mA/cm²時提高了8.3倍。在Li|電解質|NCM721全電池中，循環(huán)穩(wěn)定性在0.5 C下提高了20倍，并且倍率性能也可以達到2 C。因此，該工作為LPSC電解質的發(fā)展提供了新的思路。

圖2. LPSC/LTLC/LPSC及LPSC在Li /電解質/ NCM721全電池中的性能研究

Performance Enhancement of the Li6PS5Cl-Based Solid-State Batteries by Scavenging Lithium Dendrites with LaCl3-Based Electrolyte, Advanced Materials 2024 DOI: 10.1002/adma.202310356

原創(chuàng)文章，作者：Jenny（小琦），如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/03/22/27769ec344/

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