融化注入诱导电解质表面涂层稳定硫化物为基础的全固态金属电池
Shuxian Zhang1, Qingyu Li1, Jing Gao1
1Key Laboratory for Liquid-Solid Structural Evolution and Processing of Materials, Ministry of Education, School of Materials Science and Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China.
ACS nano
|March 14, 2025
概括
硫化物固态电解质的新型人工涂层提高了金属电池的安全性和性能. 这种涂层改善了离子运输,抑制了树突的生长,使得稳定的循环和高能量密度.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 基于硫化物的全固态金属电池 (ASSLB) 提供高能量密度,但遭受界面降解.
- 这种降解阻碍了离子 (Li+) 运输,并导致不均的沉积,限制了电池的性能和安全.
研究的目的:
- 为硫化物固态电解质 (SSEs) 开发人工涂层,以减轻ASSLB的接口问题.
- 为了增强Li+运输,抑制树突的形成,并提高ASSLBs的整体稳定性和性能.
主要方法:
- 采用融灌注方法,将三硫化物 (LiTFSI) 作为Li5.5PS4.5Cl1.5 (LPSCl) 颗粒的人工涂层.
- 实验性表征和理论计算被用来分析涂层对固体电解质介面相 (SEI) 和接口性能的影响.
主要成果:
- LiTFSI涂层有效地减轻了接口的副作用反应,促进了富含LiF/Li3N的SEI.
- 这种增强的SEI加速了Li+运输,抑制了树的生长,达到3.1mA cm-2.0的临界电流密度 (CCD).
- 李对称细胞在2 mA cm-2.2下经过900个小时的稳定运行证明了它们的稳定运行.
- 涂层SSEs的ASSLB在2C的1000个循环中实现了90.2%的容量保留,并且在高LiCoO2负载 (28.5 mg cm-2) 的情况下实现了稳定的循环.
结论:
- 拟议的人工涂层策略显著提高了硫化物基ASSLB的界面稳定性和电化学性能.
- 富含LiF/Li3N的SEI对于在这些先进的电池系统中实现高临界电流密度和长周期寿命至关重要.
- 这种方法对安全高能全固态金属电池的实际应用具有前景.


