通过超声波喷射构建一个Li2O/LiZn混合离子电子导电层,以提高Li/Garnet固体电解质接口稳定性,用于固态电池
Min Gao1, Pingmei Li1, Shihao Fu1
1State Key Laboratory of Marine Resource Utilization in South China Sea, School of Materials Science and Engineering, Hainan Provincial Key Laboratory of Research on Utilization of Si-Zr-Ti Resources, Hainan University, 58 Renmin Avenue, Haikou 570228, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|December 4, 2024
概括
一个新的ZnO中间层通过改善金属接触和离子导电性来提高固态电池性能. 这一策略提高了石榴石类固体电解质的临界电流密度和循环稳定性.
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
- 固态电池 固态电池是什么
背景情况:
- 石榴石型Li6.25Ga0.25La3Zr2O12 (LGLZO) 具有高离子导电性和稳定性,使其成为一个有前途的固体电解质.
- 金属和LGLZO之间的弱接口接触阻碍了在固态电池中的实际应用.
研究的目的:
- 开发一种有效的方法来改善Li/LGLZO接口的接触和电化学性能.
- 为了提高使用LGLZO的固态电池的循环稳定性和临界电流密度.
主要方法:
- 一层氧化 (ZnO) 被沉积在LGLZO颗粒表面上,使用超声波喷雾.
- 一个混合的离子和电子导电 (MIEC) 层 (Li2O/LiZn) 在Li/LGLZO接口通过ZnO和化之间的转化反应而形成.
- 电化学测试和理论计算被用来分析接口特性和电池性能.
主要成果:
- 制造的MIEC层显著改善了界面接触和优化了界面运动.
- 接口阻抗降至36 Ω cm2,临界电流密度达到2.15 mA cm-2.
- 完全固态细胞的Li/ZnO@LGLZO/LiFePO4在0.5°C下100个周期表现出稳定的循环活动.
结论:
- ZnO中间层和随后的转化反应有效地在Li/LGLZO接口上创建了一个有益的MIEC层.
- 这种方法成功地解决了接触不良的问题,从而提高了离子导电性和沉积.
- 该战略为改善固体金属电池的循环性能提供了一条可行的途径.


