固体電池の室温性能を,サクシノニトリル基複合固体電解質イオンチャネルによって向上させる

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• 固体電池

背景:

• 固体電池の商用化は,室温の低伝導性と不安定性を含む固体電解質の性能の低下によって妨げられています.
• 既存の固体電解質は,しばしば十分なイオン伝導性と長期の安定性がなく,先進的なエネルギー貯蔵システムでの実用的な応用が制限されています.

研究 の 目的:

• 固体電解質の限界を克服する自己回復複合電解質を開発する.
• リチウムイオン輸送を強化し,固体リチウム金属電池の全体的な電気化学性能と安全性を向上させる.

主な方法:

• リチウムランタンチタネート (LLTO) でサクシノニトリル (SCN) を強化することによって複合体固体電解質の製造.
• LLTO強化のSCN電解質のイオン伝導性,アノド安定性,および自己治癒性に関する特徴.
• 長期サイクルの安定性およびバッグ細胞の性能評価を含む,対称なLi細胞およびLi
• リチウムイオン輸送機構の解明のための密度関数理論 (DFT) の計算.

主要な成果:

• LLTO強化のSCN電解質は,室温で2.5 mS cm−1の高いイオン伝導性を達成した.
• 酸化ポテンシャルが5. 1Vであり,望ましくない副作用を抑制した.
• シンメトリックなLi電池は1800時間安定したサイクルを示し,Li放射線LiFePO4電池は1100サイクル後に100mAhg−1の容量を維持した.
• ポーチ・セルは530サイクル後に80%以上の容量保持を示し,長サイクルの耐久性と安全性を強調した.

結論:

• 開発された自己治癒LLTO強化SCN複合体固体電解質は,イオン伝導性と電気化学的安定性を大幅に改善します.
• この材料は長サイクル性能と安全性を高め,固体電池技術の主要な課題に取り組んでいます.
• この高度な電解質は,環境条件下で固体リチウム金属電池の商業化に強い可能性を示しています.