在全固态金属电池中解锁循环稳定性,通过阿吉罗代特电解质的晶体/无形比率工程

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:

• 硫化物固态电解质具有高离子导电性和可塑性,使其成为全固态金属电池 (ASSLMB) 的前景.
• 改善离子导电性和与金属阳极的界面稳定性对于实际的ASSLMB应用至关重要.
• 晶体/形态比率 (C/A比率) 显著影响硫化物电解质的电化学特性.

研究的目的:

• 研究结晶/形态比对Li$_{5.3}$PS$_{4.3}$Cl$_{1.7}$ (LPSC) 固态电解质的性能的影响.
• 通过调整C/A比率来实现离子导电性和机械性能之间的平衡.
• 提高ASSLMB的电化学性能和稳定性.

主要方法:

• 通过调整烧结温度来调节Li$_{5.3}$PS$_{4.3}$Cl$_{1.7}$的晶体/形态比率.
• 在不同的C/A比率下,描述LPSC电解质的离子导电性和金属稳定性.
• 组装和测试对称电池和ASSLMB,以评估电化学性能.

主要成果:

• 一种LPSC电解质的C/A比率为1.42,实现了高室温离子导电性 (8.91 × 10$^{-3}$ S cm$^{-1}$) 和显著的稳定性.
• 对称的细胞显示了0.71 mA cm$^{-2}$的临界电流密度,并在0.1 mA cm$^{-2}$下稳定循环2800小时.
• 组装后的ASSLMB在0.1C时提供了169.4mAh g$^{-1}$的初始放电容量,在100个循环后保持了71.2%的容量.

结论:

• 操纵晶体/形态比是提高硫化物固态电解质性能的一种有效策略.
• 优化的LPSC电解质显示出开发高性能和稳定的ASSLMB的巨大潜力.
• 这项研究为设计下一代电池的先进固态电解质提供了途径.