郭再萍/李平EnSM:原位Li2O缓冲层实现高性能硫化物基全固态锂电池 2023年10月9日 上午9:02 • 未全平台发布, 顶刊 • 阅读 8 基于硫化物电解质(SEs)的全固态锂电池(ASSLBs)比传统的锂离子电池(LIBs) 具有更高的能量密度和安全性。不幸的是,基于SEs的ASSLBs的商业化目前受到SEs与活性材料之间界面不稳定性、动力学缓慢和循环性能差的阻碍。 在此,北京科技大学李平教授、澳大利亚阿德莱德大学郭再萍教授等人首次展示了一种用于由Li6PS5Cl(LPSCl)SE和富镍LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)正极组成的ASSLBs的双向稳定且导电的Li2O缓冲涂层,该涂层通过简便且可扩展的一步原位烧结策略有效提高电池容量、倍率性能和长循环稳定性。 由NCM811@Li2O、LPSCl和Li-In分别作为正极、电解质层和负极的ASSLB电化学测试表明,具有优化的2~4 nm Li2O缓冲层厚度的ASSLBs在0.1 C下表现出189.66 mAh g-1 的高放电容量,在3 C下表现出61.71 mAh g-1的优异倍率性能及在1 C下高达2584圈的高循环稳定性(容量保持率为81.47%,对应每个循环约 0.0073% 的容量衰减率),这是目前报道的具有NCM正极的最佳SEs基ASSLB。 图1. 基于NCM811和NCM811@Li2O的ASSLBs性能比较 进一步,作者基于DFT理论计算和电化学分析相结合的结果及HRTEM、ToF-SIMS、XRD等非原位表征研究表明,NCM811表面上的纳米级Li2O缓冲涂层具有如下优势: 1)充放电期间NCM811正极和LPSCl电解质的双向兼容性和稳定性; 2)提高活性材料的相变可逆性,同时消除SE和活性材料之间的界面不稳定性,从而显著提高了NCM811的倍率性能和循环稳定性; 3)降低电极极化和界面电阻,提高了电化学动力学; 4)Li2O具有三个Li+扩散通道,沿边缘扩散最快,从而促进了界面处的Li+扩散/转移。总之,这项研究的新发现将对合理开发高倍率和长循环寿命的硫化物ASSLBs及设计高性能固态电池的界面和界面化学有直接的益处。 图2. Li+在Li2O晶格中扩散的DFT计算 High-Rate and Durable Sulfide-Based All-Solid-State Lithium Battery with in situ Li2O Buffering, Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.06.048 原创文章,作者:v-suan,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/09/c920ae867a/ 电池 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 南洋理工范红金教授Matter综述:水系锌金属电池中SICEs的潜力! 2024年4月21日 卜云飞/卢千/邵宗平/叶财超Nature子刊:羟基-硅碱固体加速去质子化,提升可充锌-空气电池的循环稳定性 2023年11月11日 王毅/宋树芹AEM:高效质子交换膜燃料电池的Fe-N4位点的电子增强工程:Pt表面定制的电场-热场 2023年10月10日 湖师大/安师大AFM:Fe2P/Co2N多孔异质结阵列助力整体水分解 2023年10月15日 南科大卢周广AEM: 葡聚糖硫酸锂粘结剂实现4.6V高压下稳定的LiCoO2正极 2023年10月23日 科研界“神雕侠侣”段镶锋/黄昱,联手再发PNAS! 2022年9月21日