用于高功率全固态金属电池的具有高导性的高变层
Qi Zhao1, Zhenjiang Cao1, Xingguo Wang1
1Key Laboratory of Aerospace Advanced Materials and Performance of Ministry of Education, School of Materials Science & Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China.
Journal of the American Chemical Society
|September 26, 2023
概括
研究人员开发了一种用于固态电解质的新型二维高离子导体,提高了离子电池的性能和稳定性. 这种材料提高了离子导电性和机械强度,
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 固态化学
背景情况:
- 固态电解质对于高能金属电池至关重要.
- 目前的SSE面临着缓慢的离子转移和不良的机械性能的挑战.
- 这些限制阻碍了全固态电池的广泛采用.
研究的目的:
- 为先进的SSE开发一种新的二维 (2D) 高离子导体.
- 解决传统SSE中缓慢的+动力学和低机械强度的局限性.
- 提高离子电池的性能和安全性.
主要方法:
- 合成含有的二维高转化金属硫化 (HE-LiMPS3).
- 将五种过渡金属 (Fe,Co,Ni,Mn,Zn) 和离子纳入一个[P2S6]2-框架.
- 通过C-S粘合使用HE-LiMPS3和乙烯制造超薄的SSE薄膜.
主要成果:
- HE-LiMPS3 呈现出高晶格扭曲和阴离子空缺,加速了 Li+ 迁移.
- 在室温下达到5 × 10^-4 S cm^-1的高离子导电性.
- 开发出具有强大的机械性能 (6.0 MPa,延长310%) 和离子导电性为4 × 10^-4 S cm^-1的超薄SSE薄膜.
- 在对称细胞中证明长周期稳定性为800小时.
- 具有LiFePO4阴极的全固态电池在5.0°C的2000个循环中显示出99.8%的库伦比效率.
结论:
- 开发的HE-LiMPS3是高性能固态电解质的有希望的材料.
- HE-LiMPS3的独特结构特性使其具有高效的离子传输和机械稳定性.
- 这项工作为更安全,更高效的全固态离子电池铺平了道路.
