走向负担得起的全固态电池:一种新2无S合成高性能硫化物电解质,低成本16.85美元/千克

科学领域:

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• 固态化学 固态化学

背景情况:

• 硫化物固态电解质 (SE) 对于全固态电池 (ASSLB) 是至关重要的,因为它们具有高离子导电性和可加工性.
• 商业化受到Li$_{2}$S的高成本的限制,阻碍了导电性和经济可行性之间的平衡.

研究的目的:

• 开发具有高离子导电性的具有成本效益的硫化物SSE.
• 为改进离子传输而设计离子网.
• 为了证明新的SSE在ASSLBs中的表现.

主要方法:

• 使用低成本前体 (LiH,S,Li$_{2}$O) 的阳离子化学设计,而不是Li$_{2}$S.
• 合成了一种用氧代替的阿尔吉罗石SSE (Li$_{5.5}$PS$_{3}$O$_{1.5}$Cl$_{1.5}$).
• 使用X射线衍射 (XRD) 瑞特维尔德精细化和密度函数理论 (DFT) 进行结构和导电性分析.

主要成果:

• 在低成本的16.85美元/公斤的价格实现了高离子导电性2.53mS cm$^{-1}$.
• 合成的Li$_{5.5}$PS$_{3}$O$_{1.5}$Cl$_{1.5}$显示出出色的离子运输动态.
• 使用这种SSE的ASSLB实现了超过1000个循环,并在高活性物质负载 (10.7 mg cm$^{-2}$) 下保持性能.

结论:

• 提出了高导电硫化物SSEs的成本效益高的合成战略.
• 证明了负担得起和高性能ASSLB的潜力.
• 离子工程方法为商业化先进的电池技术提供了可行的途径.