使用纳米级Y2O3化助剂化TA化Li7La3Zr2O12颗粒,用于高性能固态电池的化助剂
Hongyi Zhang1, Yunfan Wu1, Jie Zhu1
1College of Materials, Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials, State Key Laboratory for Physical Chemistry of Solid Surfaces, Fujian Key Laboratory of Surface and Interface Engineering for High Performance Materials, Xiamen University, Xiamen, Fujian, 361005, China. linjie@xmu.edu.cn.
Nanoscale
|July 22, 2024
概括
引入纳米级Y2O3 (NYO) 作为烧结辅助剂显著提高了石榴石型固态电池电解质的性能. 优化的LLZTO-5%NYO材料在完整的细胞中显示出卓越的离子导电性和稳定的循环性能.
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
- 固态离子学 固态离子学
背景情况:
- 固态电池比传统电池提供了更高的安全性和能量密度.
- 石榴石类型的氧化电解质,如Li7La3Zr2O12 (LLZTO),由于其高离子导电性和稳定性而具有前景.
- 优化烧结工艺对于实现高性能固态电解质至关重要.
研究的目的:
- 研究纳米级Y2O3 (NYO) 作为烧结辅助剂对TA-doped LLZTO陶的性能的影响.
- 确定最佳的NYO含量,以提高离子导电性和电化学稳定性.
- 为了评估LLZTO-5%NYO在固态电池全电池中的性能.
主要方法:
- 用纳米级Y2O3 (NYO) 的不同比例作为烧结辅助剂制造TA-doped LLZTO陶.
- 合成陶的离子导电性,激活能量和极化行为的表征.
- 组装和测试LiFePO4水LLZTO-5%NYO水Li全电池,以评估容量,库伦比效率和循环稳定性.
主要成果:
- 该LLZTO-5%NYO样本表现出最高的离子导电率 (7.39 × 10^-4 S cm^-1) 和最低的激活能量 (0.17 eV).
- LLZTO-5%NYO在各种电流密度上显示了最小的极化电压.
- 完整电池实现了163.9mAhg-1的高容量,97.4%的初始coulombic效率,50个循环后98.1%的容量保留.
结论:
- 纳米级Y2O3有效地作为烧结辅助剂,改善LLZTO电解质的离子导电性和电化学性能.
- 该LLZTO-5%NYO成分代表了高性能电池的有前途的固态电解质.
- 这种方法为开发先进的固态电解质和电池提供了途径.
