在低成本的氧化固体电解质中嵌入基于铁的还氧化化学,用于高性能全固态电池
Zhimin Zhou1,2,3, Pushun Lu1,2,4, Suzhe Liang1,2,4
1Eastern Institute for Advanced Study, Ningbo Institute of Digital Twin, Eastern Institute of Technology, Ningbo, P. R. China.
研究人员开发了一种新的基于铁的固体电解质 (LiZrFeOCl-1604) 用于全固态电池 (ASSB). 这种具有成本效益的材料提高了能量密度和电池安全性,为下一代储能解决方案铺平了道路.
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
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 化物固体电解质 (SE) 对于全固态电池 (ASSB) 是非常重要的,因为它们的高离子导电性和电化学稳定性.
- 然而,它们有限的电化学活性和高成本阻碍了ASSB的能量密度和实际应用.
研究的目的:
- 通过将Fe2O3整合到Li2ZrCl6 (LZC) 中,开发出一种具有成本效益和电化学活性的固体电解质.
- 为了使固体电解质内的基于Fe的氧化还原化学能够提高电池性能.
主要方法:
- 通过将Fe2O3纳入LZC,合成一个氧化固体电解质 (Li1.6ZrFe0.8O1.2Cl5.6,LiZrFeOCl-1604).
- 材料结构,离子导电性和电化学性质的表征.
- 使用LiFePO4 (LFP) 阴极和新型固体电解质制造和测试ASSB.
主要成果:
- LiZrFeOCl-1604 呈现出高离子导电率 (2.55 mS cm-1) 和可逆容量 (163 mAh g-1).
- 带有LFP阴极的复合电极实现了高容量 (321.6 mAh g-1) 和能量密度 (982.1 Wh kg-1),比不活跃的LZC增加了101.8%.
- ASSBs表现出极好的循环稳定性,在1C的800个循环中保持92.7%的容量.
结论:
- 开发的电化学活性氧化固体电解质提高了ASSB的能量密度和成本效益.
- 非同步的充放电行为提高了实际的能量密度,并减轻了过度充电/过度放电等安全风险.
- 这项工作为先进,更安全,高性能全固态电池提供了有前途的途径.
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