完全固态电池中LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Li6PS5Cl相间层的空间化学解卷使用组合X射线光谱方法
Barthélémy Lelotte1, Carlos A F Vaz2, Linfeng Xu1
1PSI Center for Energy and Environmental Sciences, 5232 Villigen PSI, Switzerland.
ACS applied materials & interfaces
|February 24, 2025
概括
研究Li6PS5Cl和NCM622固态电池之间的接口显示,初始阻抗升高是由于不活跃的表面层形成和接触损失. 进一步的抗性增加可能来自LPSC聚合和NCM622结构变化.
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:
- 固态电解质为下一代电池提供了更高的安全性.
- 了解界面退化对于改善固态电池性能至关重要.
- 6PS5Cl (LPSC) 和Ni0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM622) 是固态电池的有希望的材料.
研究的目的:
- 系统地研究LPSC-NCM622接口的电化学降解.
- 使用先进的特征化技术,将相间演变与电池性能关联起来.
- 为了阐明电池循环期间阻抗升高背后的机制.
主要方法:
- 非破坏性同步龙X射线吸收光谱和X射线光发射电子显微镜用于表面化学深度分析和元素成像.
- 静电循环,阻抗光谱和操作细胞压力测量.
- 对LPSC和NCM622粒子进行分析,以了解界面反应.
主要成果:
- 确定了聚硫化物副产品和LPSC颗粒接触损失是初始细胞抵抗增加的原因.
- 在初始充电后,在NCM622表面检测到SO3^2-,SO4^2-,PO4^3-物种和减少过渡金属.
- 在LPSC和NCM622表面观察到的间相厚度低于3nm.
- 发现初始阻抗的增加主要是由于不活跃的NCM622表面形成和LPSC副产品.
结论:
- 电化学不活跃的NCM622表面层的形成是第一个电荷时阻抗升高的主要原因.
- LPSC的副产品和粒子接触损失也会导致初始阻力增加.
- 假设在第一次充电后的持续阻力增加是由于LPSC聚合和NCM622结构变化的结果,而不是进一步的相间增长.
