基于石榴石的准固态金属电池的电子阻断接口,以提高寿命
Chang Zhang1,2, Jiameng Yu1, Yuanyuan Cui3
1School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University, 201210, Shanghai, China.
Nature communications
|June 22, 2024
概括
一种新的化 (KF) 介层有效地阻止了石榴石氧化物固体电解质中的电子泄漏,用于金属电池. 这一策略抑制了树的生长,使准固态电池的周期寿命长,性能高.
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:
- 石榴石氧化物如Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (LLZTO) 是固态金属电池的有希望的固体电解质.
- 传统的接口层无法防止电子迁移,导致树的透和电池故障.
研究的目的:
- 为LLZTO固体电解质开发一种高度阻断电子的中间层.
- 为了提高固态金属电池的稳定性和循环寿命.
- 调查高性能准固态金属电池的综合战略.
主要方法:
- 在LLZTO上沉积化 (KF) 的中间层.
- 在与金属反应时,KF在现场转化为KF/LiF.
- 一种离子液体 (C4mim-TFSI中的LiTFSI) 的选,用于湿LLZTO的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM) 接口.
- 电化学测试Li对称电池和Li干细胞KF-LLZTO干细胞NCM全电池.
主要成果:
- 该KF/LiF介层有效地阻断了电子泄漏,并抑制了树的生长.
- 李对称细胞的周期寿命长,在0.2 mA cm−2下约3000小时,在0.5 mA cm−2.2下超过350小时.
- 基KF-LLZTO 基NCM电池实现了 109.3 mAh g-1 的特定容量,3500 个循环,在 2C 保持 72.5% 和 99.99% 的平均库伦比效率.
结论:
- 该KF介层提供了一种简单而有效的方法,以提高石榴石氧化物基固态金属电池的性能.
- 这种综合策略增强了界面稳定性,并抑制了树突的形成.
- 开发的准固态电池显示出高能量密度和长期循环稳定的潜力.
