​天大杨永安AM：LaCl3 基电解质增强 Li6PS5Cl 基固态电池

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​天大杨永安AM：LaCl3 基电解质增强 Li6PS5Cl 基固态电池
Li6PS5Cl（LPSC）是一种非常有吸引力的硫化物固体电解质（SSE），用于开发高性能全固态锂电池（ASSLB）。然而，它无法抑制锂枝晶的生长，在短路之前只能承受很小的临界电流密度（CCD）。
​天大杨永安AM：LaCl3 基电解质增强 Li6PS5Cl 基固态电池
在此，天津大学杨永安团队借鉴新近开发的LaCl3基电解质(LTLC)可以承受极大CCD的特点，在LPSC中插入LTLC，设计了三明治结构的电解质。结果显示，与普通LPSC相比，该混合电解质LPSC/LTLC/LPSC表现出了显著的性能提升:CCD从0.51 mA/cm2增加到1.52 mA/cm2，对称电池中循环电流为0.5 mA/cm2时，寿命从7 h延长到>500 h，在Li|LPSC/LTLC/LPSC|NCM721全电池中，循环倍率为0.5 C时，循环次数从10次延长到>200次。其增强的原因是LTLC具有清除锂枝晶的能力，形成了一个由Ta、La和LiCl组成的钝化层。
​天大杨永安AM：LaCl3 基电解质增强 Li6PS5Cl 基固态电池
图1. 不同堆积压力下电解质与锂金属的相容性研究
总之，该工作报道了一种新方法来提高LPSC电解质的性能，即通过结合卤化物电解质LTLC，形成了一种三层混合电解质LPSC/LTLC/LPSC，即两层厚的LPSC中间插入一层薄的LTLC。虽然这两种电解质可以相互反应形成钝化层，但它们在界面的相互作用是自限的，并在老化后变得稳定。由于LTLC在锂的还原作用下可以生成Ta、La和LiCl清除锂枝晶，因此LPSC/LTLC/LPSC的电池性能相对于LPSC有了很大的提高。
在锂/电解质/锂对称电池中，循环电流密度为0.5 mA/cm2时的循环寿命提高了70倍，在循环电流密度为0.2 mA/cm2时提高了8.3倍。在Li|电解质|NCM721全电池中，循环稳定性在0.5 C下提高了20倍，并且倍率性能也可以达到2 C。因此，该工作为LPSC电解质的发展提供了新的思路。
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图2. LPSC/LTLC/LPSC及LPSC在Li /电解质/ NCM721全电池中的性能研究
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

原创文章，作者：Jenny（小琦），如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/03/22/27769ec344/

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