易于合成高压全固态电池的无机Li₂B₁₂H₁₂/LiI固体电解质

科学领域:

• 材料科学
• 电化学
• 能量储存

背景情况:

• 基于酸盐的固体电解质 (SE) 具有环保性和不可燃性,因此对储能具有前景.
• 目前的酸SE具有较低的离子导电性和较低的高压兼容性,这阻碍了它们的实际应用.
• 需要为下一代电池提供高离子导电性和稳定的接口.

研究的目的:

• 设计一种具有增强离子导电性和电化学稳定的新型酸盐固体电解质.
• 解决现有的酸电路电导率不足和高压兼容性差的局限性.
• 展示该材料在高性能离子电池中的使用潜力.

主要方法:

• 一种新的酸SE,400-0.6Li₂B₁₂H₁₂-0.4LiI (400-0.6B₁₂-0.4I),使用高温处理 (400 °C) 和LiI注进行合成.
• 在25°C测量了离子导电性.
• 对金属阳极的循环稳定性和与高压阴极 (LiCoO₂,NCM811,LiMn₂O₄) 的兼容性进行了评估.

主要成果:

• 合成的400-0.6B₁₂-0.4I在25°C时表现出0.75mS cm^{-1的离子导电率,这是非有机Li₂B₁₂H₁₂基的SE中报告的最高值.}
• 通过金属阳极,SE表现出更好的循环稳定性,抑制了树突的生长 (临界电流密度为5.0 mA cm-2) 并使对称细胞的循环时间超过1000小时.
• 该材料与高电压正极材料 (>4V与Li+/Li) 显示出出色的循环性能.

结论:

• 设计的400-0.6B₁₂-0.4I固体电解质提供了卓越的离子导电性和电化学稳定性.
• 这种新型的SE有效地抑制了树的生长,并且与高压阴极具有很好的兼容性.
• 这些发现为设计下一代离子电池的先进固体电解质提供了宝贵的见解.