聚氧甲 Li₃ PW₁₂ O₄₀ 和 Li₃ PMo₁₂ O₄₀ 电解质用于高能全固态电池

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
• 固态化学 固态化学

背景情况:

• (Li) 电池中现有的固态电解质 (SSEs) 在满足高能量密度和安全性运行需求方面存在局限性.
• 传统的SSE经常表现出不良的界面兼容性和化学不稳定性,阻碍了它们在先进电池系统中的广泛应用.

研究的目的:

• 合成和描述基于多氧甲的新型SSE,特别是Li₃ PW₁₂ O₄₀和Li₃ PMo₁₂ O₄₀.
• 评估它们在全固态金属电池和空气电池中的性能.
• 为开发高效,可扩展的固体电解质制定一个简单,低成本的战略.

主要方法:

• 合成Li₃ PW₁₂ O₄₀ 和Li₃ PMo₁₂ O₄₀ 聚氧甲酸盐的SSEs.
• 离子导电性,激活能量和电化学稳定性窗口的表征.
• 使用Li/Li₃ PW₁₂ O₄₀ /LiNi_0.5 Co_0.2 Mn_0.3 O₂配置的全固态金属电池的制造和测试.
• 评估Li₃ PMo₁₂ O₄₀与Li₃ PW₁₂ O₄₀的接口以及在Li-air电池中的应用.

主要成果:

• 由于优化了Li+迁移网络,Li₃ PW₁₂ O₄₀实现了高离子导电率 (0.89 mS cm-1) 和低激活能量 (0.23 eV).
• 完全固态的金属电池在4.35V的100个周期中表现出稳定的循环,面积容量超过4 mAh cm-2.
• 使用这些SSE的气电池实现了长周期寿命650个周期,展示了它们的多功能性和效率.
• 合成的SSEs表现出优异的界面兼容性,化学稳定性,成本有效的价格为5.68美元/公斤.

结论:

• 新型聚氧金属SSEs (Li₃ PW₁₂ O₄₀和Li₃ PMo₁₂ O₄₀) 克服了传统电解质的局限性,为固态电池提供高性能和安全性.
• 开发的材料为高能固态金属和空气电池提供了可扩展,低成本的解决方案.
• 该策略通过提高离子导电性和电化学稳定性来实现高效和稳定的电池运行.