高性能固态金属电池的石榴石/聚合物复合体薄膜电解质与域有限的离子运输通路
Chao Wang1, Wenxin Li2, Dabing Li1
1Beijing Advanced Innovation Center for Materials Genome Engineering, Institute of Advanced Materials and Technology, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China.
ACS nano
|November 8, 2024
概括
一种新的聚合物/LLZTO复合物固态电解质增强了金属电池的稳定性. 它使用以太基集群来指导离子运动并形成保护界面,防止树突并实现长期循环.
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:
- 金属电池 (LMB) 的市场应用需要界面工程和复合电解质的进步.
- 实现稳定的接口和高离子导电性对于高性能LMB来说至关重要.
研究的目的:
- 设计一种薄膜复合材料固态电解质,以提高金属接口稳定性和循环性能.
- 研究特定的离子协调集群在促进离子运输和界面演变中的作用.
主要方法:
- 制造一个22微米薄膜聚合物/Li$_{6.4}$La$_{3}$Zr_{1.4}$Ta$_{0.6}$O$_{12}$ (LLZTO) 复合物固态电解质 (LPCE).
- 通过以太基分子协调组 (TGDE) 和阳离子促进的离子导电机制的分析.
- 评估固体电解质接口 (SEI) 形成及其对Li$^{+}$沉积和树生长的影响.
主要成果:
- 该LPCE证明了快速的离子导电和稳定的界面演变.
- 基于以太的协调集群有效地调解了Li$^{+}$运输,并引导了人们参与SEI的形成.
- 一个梯度SEI层调节了Li$^{+}$沉积,抑制了树突的生长,并使Li对称细胞在0.2mA cm$^{-2}$的0.2小时内能够稳定循环运行2000多小时.
- 基基NCM811电池表现出色,在0.1C的500个循环后,容量保持率高于90%,表现出色.
结论:
- 域有限的离子集群对于优化离子运输和固态LMB的界面稳定性至关重要.
- 这项工作为开发用于实际LMB应用的先进固态电解质提供了有前途的战略.
