在电解质表面和粒度边界上现场建造电子绝缘和空气稳定的离子导体层,以实现高性能石榴型固态电池
Xiaoming Zhou1, Jin Liu1, Zejian Ouyang1
1School of Metallurgy and Environment, National Energy Metal Resources and New Materials Key Laboratory, Hunan Provincial Key Laboratory of Nonferrous Value-added Metallurgy, Central South University, Changsha, 410083, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|April 12, 2024
概括
石榴电解质被ZrO2和Li2CO3修饰,以产生性Li2ZO3,增强空气稳定性并抑制全固态电池 (ASSB) 中的树突. 这提高了离子导电性和电池循环性能.
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
- 固态电池 固态电池是什么
背景情况:
- 全固态电池 (ASSB) 中的石榴电解质由于空气诱导的污染物 (Li2CO3 / LiOH) 和缺乏的相导致性能降低.
- 这些问题降低了离子转移能力,并在颗粒边界 (GBs) 创建泄漏通道,促进树的生长和电池短路.
- 在石榴 GB 中,狭窄的带隙和高的电子导电性加剧了电流泄漏和树突形成.
研究的目的:
- 开发一种方法,在石榴石电解质表面和颗粒边界上在现场构建稳定的性Li2ZO3层.
- 消除有害污染物和缺乏的阶段,从而提高界面兼容性和空气稳定性.
- 为了抑制树石生成,并提高所有固态电池的整体性能.
主要方法:
- 使用ZrO2和Li2CO3 (Z+C) 联合烧结来形成Li2ZO3.3,对石榴电解质进行界面修改.
- 改性电解质 (LLZTO-(Z+C)) 的特性,以提高接口兼容性和空气稳定性.
- 调查Li+运输路径和能量带隙的第一原则计算.
主要成果:
- 在LLZTO-(Z+C) 上的Li2ZO3在现场形成有效地提高了接口兼容性和空气稳定性.
- 在GBs的Li2ZO3扩大了能量带隙,显著抑制了树生成.
- +电导率从1.04×10^-4增加到7.45×10^-4 S cm^-1;的对称电池循环稳定超过2000小时;的电池在5800个循环后保持了70.5%的容量.
结论:
- 采用ZrO2和Li2CO3联合烧结方法,在石榴石电解质上成功制造出稳定,性Li2ZO3层.
- 这种修改增强了空气稳定性,改善了接口特性,并有效地抑制了ASSB中的树生长.
- 这项研究为优化长寿命ASSB的石榴电解质性能提供了一个有希望的策略.
