通过稳定和快速动力学来最大限度地提高固态电池的接口稳定性
Xiangkun Kong1,2, Run Gu1,2, Zongzi Jin1,2
1Key Laboratory of Precision and Intelligent Chemistry, University of Science and Technology of China, Hefei, Anhui, China.
超快的高温烧结在全固态电池中,在高的岩盐电极和石榴石电解质之间创建稳定的接口. 这大大提高了接口阻力和循环性能,解决了ASSLB技术的关键挑战.
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:
- 阳性电极的电解质接口对于全固态电池 (ASSLB) 的性能至关重要,特别是对于石榴石型固态电解质 (SSEs),如Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (LLZTO).
- 现有的挑战包括在实现良好的固体-固体接触和保持化学稳定性之间进行权衡,导致界面性能差和循环寿命有限.
- 过渡金属迁移是高岩盐正电极 (HE-DRXs) 在与液体电解质一起使用时已知的问题.
研究的目的:
- 为了实现HE-DRX和LLZTO SSE之间的热力学兼容性和适当的物理接触.
- 构建一个高度稳定的正电极和电解质接口,以提高ASSLB性能.
- 克服传统接口的局限性,减轻过渡金属迁移等问题.
主要方法:
- 使用超高速高温烧结 (UHS) 来处理HE-DRX和LLZTO.
- 研究了由此产生的接口特性,包括接口电阻和物理接触.
- 评估了在高温下结合UHS处理接口的ASSLBs的电化学性能.
主要成果:
- 通过UHS实现了HE-DRX和LLZTO之间的热力学兼容性和足够的物理接触.
- 构建了一个高度稳定的接口,在25°C下将接口电阻降低到31.6 Ω·cm2 (与LiCoO2下载LLZTO相比减少了700倍).
- 在150°C下表现出极好的电化学性能:平均特异容量为239.7 ± 2 mAh/g在25 mA/g下,在100个循环后保持95%的容量.
结论:
- 该UHS策略有效地在基于石榴石的ASSLB中创建了一个稳定和低电阻的正电极和电解质接口.
- 这种方法成功地防止过渡金属迁移,这是液体电解质的HE-DRX中常见的问题.
- 这些发现表明,通过解决关键接口挑战,开发高性能ASSLB是一个有希望的途径.
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