氧化物和硫化物异离子接口稳定性的评估,用于开发带有金属电极的固态电池:LLZOの例案
Leonardo Merola1, Vipin K Singh2, Max Palmer3
1Institute of Physical Chemistry and Center for Materials Research (ZfM), Justus-Liebig-University Giessen, Heinrich-Buff-Ring 17, Giessen D-35392, Germany.
使用金属电极 (LMEs) 开发多层固态电池 (SSB) 是一个挑战. 这项研究表明,氧化和酸接口为LME SSB提供了有前途的性能,特别是在优化表面处理的情况下.
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
- 电池技术 电池技术
背景情况:
- 使用金属电极 (LME) 开发固态电池 (SSB) 受到缺乏满足所有要求的单一固体电解质 (SE) 的阻碍.
- 多层SSB通过结合不同的SE来克服单个材料限制,提供了一个解决方案.
- 对无机异离子接口,特别是氧化硫化的研究至关重要,但只是初步研究.
研究的目的:
- 通过电化学方法研究Li$_{6.25}$Al$_{0.25}$La$_{3}$Zr$_{2}$O$_{12}$ (Al-LLZO) 和硫化物基础的SEs (argyrodite Li$_{6}$PS$_{5}$Cl [LPSCl]和 Li$_{7}$P$_{3}$S$_{11}$ [LPS711]) 之间的异离子接口.
- 在不同温度和压力下评估这些接口的电特性.
- 评估Al-LLZO表面处理对接口性能和稳定性的影响.
主要方法:
- 在平衡状态下的多层对称细胞上进行电化学阻抗光谱 (EIS).
- 温度和压力依赖的阻抗分析.
- 长期循环稳定性测试 (900小时在1.0mAh·cm$^{-2}$).
主要成果:
- 该Al-LLZO下载LPSCl接口表现出比Al-LLZO下载LPS711低的电阻,由几何收缩电阻解释.
- 热处理Al-LLZO通过减轻被动化层 (碳酸盐/氧化物) 来降低接口激活能量.
- 与Al-LLZO 173LPS711相比,Al-LLZO 173LPSCl接口在循环过程中显示出更好的阻抗稳定性,特别是在表面处理后.
结论:
- 氧化水酸 (Al-LLZO水LPSCl) 组合是具有LME的多层SSB的有希望的候选者.
- 优化LLZO表面处理对于提高异离子接口性能和稳定性至关重要.
- 建议进行进一步的研究,包括对接口的详细化学分析.
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