在现场构建坚固且具有高导电性的固体电解质,并为耐用金属电池量身定制的界面化学
Yingmin Jin1, Yumeng Li1, Ruifan Lin1
1MIIT Key Laboratory of Critical Materials Technology for New Energy Conversion and Storage, School of Chemistry and chemical engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, 150001, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|December 6, 2023
概括
这项研究开发了一种用于固态金属电池的新型纳米纤维框架,增强离子运输并防止树的生长,以提高电池性能和寿命.
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
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 固态金属电池 (SSLMB) 面临Li+运输和树生长不良的挑战,这阻碍了它们的实际应用.
- 这些问题源于有限的Li+传导路径和不均的Li+流量,而纳米纤维框架在组装过程中滑动加剧了这些问题.
研究的目的:
- 为现场聚合SSLMBs设计一个强大的纳米纤维框架 (p-LLCTO/PAN),以促进有效的Li+运输并抑制树形成.
- 通过控制的Li+流量和均的Li沉积,提高SSLMB的关键电流密度和整体性能.
主要方法:
- 制造一个Li0.33La0.56Ce0.06Ti0.94O3-δ/多烯二 (p-LLCTO/PAN) 框架与集成的Li+运输通道.
- 使用1D p-LLCTO/PAN道内的有缺陷的LLCTO填充器和TFSI-限制来对齐Li+通路.
- 将分子增强协议应用于PAN框架,以优化Li+高速公路分布和Li核化.
主要成果:
- 使用现场聚合聚乙烯碳酸盐 (PVC) 电解质实现了高离子导电性 (1.21 mS cm-1 在 26°C) 和 Li+ 转移数 (tLi+ = 0.93) .
- 由于重新排列的Li+高速公路和改变的树核,证明了均的Li沉积和有利的SEI接口化学.
- 显示出优异的容量保留率:76.7%超过1000个周期 (2C) 的和FePO4和76.2%超过500个周期 (1C) 的和Ni0.5Co0.2Mn0.3O2电池.
结论:
- 该p-LLCTO/PAN框架有效地解决了Li+运输限制和在现场聚合SSLMB中的树脂透问题.
- 这种方法为开发高性能和耐用的固态金属电池提供了可行的策略.
- 工程框架促进了统一的沉积,并增强了界面稳定性,这对于长周期寿命至关重要.
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