压力调节和Sn粒子大小优化,以提高PbSnF4-基于全固态离子电池的性能
Chaochao Wei1,2, Chen Liu1, Yujie Xiao1
1State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Technology, School of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, 430074, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|May 8, 2024
概括
使用纳米结构锡阳极的全固态离子电池 (ASSFIB) 显示出增强的性能. 优化的电池在室温和低温下表现出高容量和出色的循环利用性,为先进的能源存储铺平了道路.
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:
- 全固态离子电池 (ASSFIB) 提供了安全,高密度的储能潜力.
- 关键的挑战包括较差的离子导电性,阳极材料的局限性和体积膨胀.
研究的目的:
- 合成和描述不同阶段 (β-和 γ-) 的PbSnF4固体电解质.
- 使用β-PbSnF4电解质与BiF3阴极和Sn阳极 (微米和纳米尺寸) 调查ASSFIB的性能.
- 探索Sn极纳米结构和粒子大小对电池性能的影响.
主要方法:
- 合成和描述β-和γ-PbSnF4固体电解质.
- 制造和电化学测试BiF3/β-PbSnF4/Sn全固态离子电池.
- 对微米大小 (μ-Sn) 和纳米大小 (n-Sn) 的阳极进行比较分析.
- 在室温和-20°C下对可循环性和速率性能进行评估.
主要成果:
- 成功合成β-和γ-PbSnF4固体电解质.
- 使用β-PbSnF4电解质和n-Sn阳极的ASSFIB与μ-Sn阳极相比,表现出优越的性能.
- 优化的电池实现了181.3 mAh g-1的初始放电容量,在8 mA g-1.1时达到181.3 mAh g-1.
- 高可逆容量 (>100.0 mAh g-1) 在室温下在40 mA g-1下经过120个循环后保持.
- 在-20°C时观察到超过100个循环的优异性能 (>90.0 mAh g-1).
- 减少的Sn粒子大小和增加的外部压力增强了除/化行为.
结论:
- 纳米结构的Sn阳极显著提高了BiF3/β-PbSnF4/SnASSFIBs的性能.
- 优化的ASSFIB表现出高容量和在各种温度范围内出色的循环性.
- 控制Sn极粒子大小和施加外部压力对于高效的离子传输至关重要.
- 这些发现为开发高性能ASSFIB用于各种操作条件提供了途径.
