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研究概述

通過解決鋰枝晶在固態(tài)電解質(zhì)（SEs）中不受控制生長所引發(fā)的問題，可以顯著增強全固態(tài)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(fā)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(gòu)建了一種由微米級Li₆PS₅Cl（LPSC）和納米級Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(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(zhì)之間。

這種制備方法發(fā)揮了電子阻擋功能，以降低與Li⁺離子反應形成負極所引發(fā)的和晶界（GBs）引發(fā)的枝晶的概率。

更重要的是，它還通過Li枝晶之間的高瞬態(tài)反應創(chuàng)造了局部消除Li枝晶的微環(huán)境，剩余的裂縫可以被分解產(chǎn)物動態(tài)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(wěn)定性。

采用這種方法，微調(diào)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(xiàn)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(xiàn)了超過1600小時的超長循環(huán)。

此外，采用商業(yè)LiCoO₂正極的ASSLMBs具有優(yōu)異的耐久性，在1C（1.28 mA cm^-2）下經(jīng)過1200次循環(huán)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(jié)構(gòu)在ASSLMBs商業(yè)化應用中的前景。

圖文解讀

圖1：LPSC-LATP復合電解質(zhì)的制備和結(jié)構(gòu)表征

圖2：LPSC-LATP抑制Li枝晶的實驗結(jié)果

圖3：LPSC-LATP在全固態(tài)電池中的電池性能和穩(wěn)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.?

原創(chuàng)文章，作者：zhan1，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/10/25/d6fa394ad9/

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