AFM：共掺杂策略使固态电解质取代液态电解液成为可能！

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本文采用一种简单的方法结合了过去几年研究的所有潜在电池候选者

全固态锂电池（ASSLBs）被认为是替代基于液态电解质的传统电池的合适候选者。然而，这类电池由于其工作温度范围窄、离子电导率低、长期稳定性差、生产工艺复杂等问题，应用受到限制。
国立釜庆大学Yun-Seok Jun、顺天乡大学Wook Ahn等采用一种简单的方法结合了过去几年研究的所有潜在电池候选者，包括聚环氧乙烷(PEO)、Li7La3Zr2O12(LLZO)、丁二腈(SN)和锂盐(LiTFSI)，用于解决ASSLBs的限制。
AFM：共掺杂策略使固态电解质取代液态电解液成为可能！
图1. NAL的制备及结构示意
具体而言，这项工作采用改进的溶胶-凝胶Pechini方法在低温下合成了Al3+和Nb5+共掺杂的LLZO(NAL)，并进一步作为填料与包括 PEO、LiTFSI 和SN在内的电解质结合制备了PEO-NAL-LiTFSI-SN复合聚合物电解质(PLS-NAL)。
研究显示，与PEO-LiTFSI-SN基聚合物电解质(PLS)相比，其获得了明显更高的离子电导率。其中，含有10% NAL的CPE在室温下表现出最高的离子电导率（3.09 × 10-4 S cm-1）和最低的Ea。将NAL颗粒掺入电解质中增加了锂离子的传导性并缩短了聚合物电解质中的锂离子路径。此外，由于阴离子固定在表面NAL上，复合电解质的tLi+达到0.75。
AFM：共掺杂策略使固态电解质取代液态电解液成为可能！
图2. PLS-NAL的电化学性能
锂/锂对称电池测试证实，与类似的PLS电解质相比，PLS-NAL在室温下可有效缓解锂枝晶的生长。另外，与PLS-10NAL集成的LiFePO4/锂电池不仅在室温而且在45°C下都表现出良好的电化学性能。
该电池在45 °C下的初始比容量高达152.3 mAh g-1，在室温下为129.9 mAh g-1，并且经过200次循环后容量保持率约为90%，循环寿命高达400次，此外电池还可以在2 C的高电流密度下运行。因为基于PEO-NAL-LiTFSI-SN的复合聚合物电解质表现出高离子电导率和低界面电阻，它们有可能取代传统LIB中的液态电解质。
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图3. 全电池性能
Nb/Al co-doped Li7La3Zr2O12 Composite Solid Electrolyte for High-Performance All-Solid-State Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202207874

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