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?孫學(xué)良/李喜飛/王建濤AM:首次實現(xiàn)LLO正極在鹵化物全固態(tài)電池中的運行!

設(shè)計LLO的固態(tài)電極和表面化學(xué),促進(jìn)電子和鋰離子傳輸動力學(xué)。

?孫學(xué)良/李喜飛/王建濤AM:首次實現(xiàn)LLO正極在鹵化物全固態(tài)電池中的運行!
采用富鋰層狀氧化物(LLO)作為全固態(tài)電池(ASSB)的正極對于實現(xiàn)高能量密度是非常期望的。然而,由于LLO的低電導(dǎo)率和顯著的氧氧化還原誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)降解,LLO的動力學(xué)較差,阻礙了其在ASSB中的應(yīng)用。
西安大略大學(xué)孫學(xué)良、西安理工大學(xué)李喜飛、國聯(lián)汽車動力電池研究院王建濤、多倫多大學(xué)Chandra Veer Singh等設(shè)計了LLO的固態(tài)電極組成和表面化學(xué),以促進(jìn)電子和鋰離子傳輸動力學(xué)。
?孫學(xué)良/李喜飛/王建濤AM:首次實現(xiàn)LLO正極在鹵化物全固態(tài)電池中的運行!
圖1. 高能量密度ASSB構(gòu)建示意圖
首先,通過在固態(tài)LLO電極中引入5%的碳添加劑,來建立電子傳導(dǎo)路徑,結(jié)果放電容量從103.7 mAh g-1增加到166.9 mAh g-1,這表明將碳添加劑引入具有低電導(dǎo)率正極材料的固態(tài)電極可以建立高效電子轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)。
第二,采用注入加涂層策略,通過離子傳導(dǎo)和高壓穩(wěn)定的Li3PO4(LPO)重建LLO的表面和晶界,這不僅抑制了LLO和鹵化物固態(tài)電解質(zhì)(SSE,)之間的界面副反應(yīng),還抑制了LLO從層狀到尖晶石的相降解。
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圖2. LLO的固有電導(dǎo)率和電化學(xué)氧化還原對ASSB性能的影響
受益于上述優(yōu)勢,基于LLO的ASSB在0.1C下表現(xiàn)出230.7mAh g-1的高放電容量和431次循環(huán)的長循環(huán)壽命。即使在2C時,放電容量也高達(dá)62.4 mAh g-1。據(jù)作者所知,這是首次使用固態(tài)鹵化物電解質(zhì)(LIC)演示的基于LLO的ASSB??傮w而言,這項工作為固態(tài)LLO電極提供了新策略和深入見解,并為開發(fā)高能量密度ASSB開辟了新途徑。
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圖3. 采用LLO和灌注加涂層結(jié)構(gòu)改善ASSB的穩(wěn)定性
Manipulating Charge-Transfer Kinetics of Lithium-Rich Layered Oxide Cathodes in Halide All-Solid-State Batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202207234

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