一种基于Li_0.95Na_0.05FePO₄的固态电解质,用于金属电池

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
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 固态电解质 (SSEs) 对于开发安全和高能量密度的金属电池 (LMBs) 来说至关重要.
• 实现LMBs的实际应用取决于识别具有卓越综合性能的SSE.
• 目前SSE的局限性要求探索新材料,以提高安全性和能量密度.

研究的目的:

• 调查 Li$_{0.95}$ Na$_{0.05}$ FePO_{4}$ (LNFP) 作为 LMB 理想的 SSE 的潜力.
• 通过使用基于LNFP的复合固体电解质 (CSEs) 提高电子绝缘和接口稳定性.
• 通过使用开发的CSE来评估LMB的电化学性能.

主要方法:

• 作为固态电解质的Li$_{0.95}$ Na$_{0.05}$ FePO_{4}$ (LNFP) 的合成和表征.
• 制备基于LNFP的复合固体电解质 (CSEs),特别是LNFP50 (50%LNFP).
• 在LNFP50的电化学测试中,LNFP50用于LiFePO$_{4}$和LiLiNFP50用于Li[Ni$_{0.8}$ Co$_{0.1}$ Mn$_{0.1}$ ]O$_{2}$电池配置.

主要成果:

• LNFP 具有增强的离子导电性和与金属阳极的稳定接口.
• 该LNFP50 CSE显示高离子导电性 (3.58 × 10$^{-4}$ S cm$^{-1}$ 在25°C) 和良好的兼容性.
• 能LNFP50能LiFePO$_{4}$细胞在500个循环中实现了151.5 mAh g$^{-1}$,保留率为96.5%.
• 在170个循环后,LiLi[Ni$_{0.8}$ Co$_{0.1}$ Mn$_{0.1}$ ]O$_{2}$ 细胞保持了80%的容量,超过了液体电解质.

结论:

• Li$_{0.95}$ Na$_{0.05}$ FePO_{4}$ (LNFP) 是一个有前途的SSE材料,用于高性能LMB.
• 与液体电解质相比,基于LNFP的CSE提供了更好的安全性,稳定性和电化学性能.
• 这项工作提出了一个可行的战略,用于商业化下一代电池的先进SSEs.