通过对复合电解质的阴离子表面活性剂修改,实现全固态电池的高速能力和稳定性
Pengyuan Dong1, Qiang Deng1, Qimeng Zhang1
1Guangzhou Key Laboratory for Surface Chemistry of Energy Materials, New Energy Research Institute, School of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China.
Journal of colloid and interface science
|August 23, 2023
概括
乙基三甲基化 (CTAB) 修改通过增强石榴石型固体电解质分散和降低界面电阻来提高固态电池性能. 这导致更好的容量保留,并抑制了全固态电池中的树生长.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 石榴石类型的固体电解质,如Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (LLZTO),对于全固态电池 (ASSB) 来说至关重要.
- 在聚合物电解质如聚乙烯氧化物 (PEO) 中实现无机LLZTO颗粒的均分散是具有挑战性的,往往导致聚合和差的界面接触.
- 颗粒聚合和弱接口增加了整体电阻,并阻碍了树生长抑制,限制了电池的性能和周期寿命.
研究的目的:
- 用Cetyltrimethylammonium Bromide (CTAB) 来增强LLZTO颗粒在基于PEO的固体电解质中的分散.
- 在复合固态电解质 (CSSE) 中改善PEO和LLZTO之间的接口接触.
- 调查CTAB修改对ASSB电化学性能和树抑制的影响.
主要方法:
- 用阴离子表面活性剂CTAB对LLZTO粒子进行修改,以减少表面能量.
- 使用液相造方法制造复合固态电解质 (PEO-LLZTO@CTAB).
- 对PEO-LLZTO@CTAB/Li半电池和LiFePO4 (LFP) /PEO-LLZTO@CTAB/Li ASSBs.的电化学表征
主要成果:
- 在LLZTO颗粒表面上均吸附CTAB,形成了一层薄涂层,防止在PEO矩阵中聚合.
- 在PEO/LLZTO接口上改善的接口接触导致PEO-LLZTO@CTAB/Li半电池的整体电阻降低.
- ASSB显示出高初始放电容量 (146.6 mAh-g-1),优异的速率性能,并在0.2 C和60 °C的300个循环后保持91.0%的容量.
结论:
- 修改CTAB有效地分散LLZTO在PEO中,增强复合固态电解质的接口特性.
- PEO-LLZTO@CTAB电解质显著提高了ASSB的电化学性能,包括容量保留和速率能力.
- 这种方法为开发高性能和稳定的全固态电池提供了一个有前途的策略,通过缓解树的生长来缓解.


