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打破常規(guī),孫學(xué)良院士EES
來源: 時(shí)間:2023-10-10 13:39:35 瀏覽:1620次

第一作者:Changhong Wang、Shuo Wang

通訊作者:王建濤、莫一非、孫學(xué)良院士

通訊單位:國聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院、馬里蘭大學(xué)、加拿大西安大略大學(xué)

DOI: 10.1039/D3EE01119D



研究背景



開發(fā)基于固態(tài)電解質(zhì)(SEs)的全固態(tài)電池(ASSBs)是有效解決液態(tài)電解質(zhì)基鋰離子電池安全性問題的理想方案,其中鹵化物固體電解質(zhì)具有良好的離子電導(dǎo)率和出色的高電壓穩(wěn)定性,受到廣泛關(guān)注。然而,它們的結(jié)構(gòu)與性能之間的結(jié)構(gòu)-效能關(guān)系仍不清楚?;诖耍?/span>王建濤、莫一非和孫學(xué)良院士等人報(bào)道了一系列Li3-xLu1-xZrxCl6(LLZL,0<x<1)固溶體,用于研究鹵化物SEs中離子和空位濃度對(duì)離子電導(dǎo)率的影響。本文中,研究者發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)LLZL中離子和空位濃度的平衡,而非異價(jià)取代引起的結(jié)構(gòu)變化(引入堆垛層錯(cuò)),在優(yōu)化六方密堆積(hcp)結(jié)構(gòu)中的離子傳輸中至關(guān)重要。該研究還揭示了共價(jià)取代可以增強(qiáng)鹵化物SSE的氧化穩(wěn)定性,但會(huì)犧牲其還原穩(wěn)定性。本研究為開發(fā)具有長壽命的無鈷ASSBs提供了重要見解和新的思路。



文章要點(diǎn)



1、通過調(diào)控Li3-xLu1-xZrxCl6(LLZL,0<x<1)固溶體中離子和空位濃度,揭示實(shí)現(xiàn)鹵素陰離子亞晶格中離子和空位濃度的平衡,而非異價(jià)取代引起的結(jié)構(gòu)變化,對(duì)離子的高效傳輸起著至關(guān)重要的作用。

2、在一系列LLZL固溶體中,當(dāng)50%的Lu3+被Zr4+取代時(shí),該固溶體在室溫下具有最高的離子電導(dǎo)率(1.5 mS·cm-1)和最低的活化能(0.285 eV)。此外,同價(jià)取代(Zr4+或Hf4+)能增強(qiáng)鹵化物SEs的氧化穩(wěn)定性,但犧牲了其還原穩(wěn)定性。

3、以LLZL固溶體制備的無Co全固態(tài)電池LiMn2O4/LLZC/Li6PS5Cl表現(xiàn)出優(yōu)異的長循環(huán)穩(wěn)定性,其在0.3 C下循環(huán)1000次后的容量衰減可以忽略不計(jì)。



圖文展示



圖1. Li+在具有不同離子和空位濃度的SEs中的遷移模型

圖2. Li-Lu-Zr-Cl固溶體的結(jié)構(gòu)分析

圖3.揭示Li3-xLu1-xZrxCl6固溶體中Li+/空穴濃度與電化學(xué)性能的關(guān)系

圖4. Li2.5Lu0.5Zr0.5Cl6的本征電化學(xué)窗口

圖5.無Co全固態(tài)電池LiMn2O4/LLZC/Li6PS5Cl的電化學(xué)性能

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文字是人類用符號(hào)記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具?,F(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會(huì)。
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