固体混合电解质具有垂直对齐的Li_6.4La_3.0Zr_1.4Ta_0.6O₁₂膜用于全固态电池

科学领域:

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• 固态电池 固态电池是什么

背景情况:

• 全固态电池 (ASSLB) 与液体电解质离子电池相比,提供了更高的安全性.
• 由于固体电解质特性 (如离子导电性和稳定性) 的限制,ASSLBs的实际应用受到阻碍.

研究的目的:

• 开发一种新的固体混合电解质 (SHE),以提高ASSLB的性能和安全性.
• 研究基于垂直对齐的LLZO膜和聚合物电解质的混合电解质的特性和电化学行为.

主要方法:

• 通过相位逆转和烧结,制造一个垂直对齐的Li$_{6.4}$La$_{3.0}$Zr$_{1.4}$Ta$_{0.6}$O$_{12}$ (LLZO) 膜.
• 将LLZO膜注入一个基于poly ((ε-caprolactone) 的固体聚合物电解质,以创建SHE.
• 使用开发的SHE,组装和测试一个固态Li/LiNi$_{0.78}$Co$_{0.10}$Mn$_{0.12}$O$_{2}$细胞.

主要成果:

• 该SHE表现出高离子导电性,优异的电化学稳定性,以及高的Li$^{+}$转移数.
• 观察到Li金属电极和固体电解质之间增强的热稳定性和改善的界面稳定性.
• 组装的固态电池表现出有希望的循环性能,包括良好的放电能力,稳定性和速度能力.

结论:

• 开发的固体混合电解质,利用垂直对齐的LLZO膜,是安全和高性能ASSLB的可行候选者.
• 这项研究解决了下一代电池技术固体电解质开发的关键挑战.