鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1525次 | 2018年10月14日
我國(guó)在固態(tài)鋰電池界面問題上獲突破
鋰電池(LIB)在便攜式電子設(shè)備,電動(dòng)車等領(lǐng)域有著廣泛的運(yùn)用,但低能量密度和易漏、易燃等安全問題使得LIB難以滿足當(dāng)代需求。固態(tài)電池(SSB),使用更安全的固態(tài)電解質(zhì)(SSE)取代液態(tài)有機(jī)電解質(zhì),避免了電解液的泄漏,規(guī)避了電解液的易燃問題,并且固態(tài)電池可以物理阻擋鋰枝晶或者經(jīng)過修飾之后使得鋰沉積更加均勻,因此可以使用鋰金屬作為負(fù)極,被認(rèn)為是未來最有希望的便攜儲(chǔ)能體系之一。
固體電解質(zhì)一般包括無機(jī)氧化物陶瓷類,硫化物類,有機(jī)聚合物類,氫化物類以及薄膜固態(tài)電解質(zhì)LPON。其中無機(jī)氧化物陶瓷類又主要包括石榴石型LLZO,NASION型,還有鈣鈦礦類固態(tài)電解質(zhì)。無機(jī)氧化物陶瓷固態(tài)電解質(zhì)不僅電導(dǎo)率高,可達(dá)到10-3S/cm,而且電化學(xué)窗口寬,但是由于陶瓷SSE的剛性和脆性,界面問題是阻礙SSB的實(shí)際應(yīng)用的一大因素;SSB中固體-固體界面(固態(tài)電解質(zhì)顆粒間及固態(tài)電解質(zhì)與電解材料顆粒間)的鋰離子傳輸動(dòng)力學(xué)與傳統(tǒng)LIB的液-固界面的相比要差得多,從而限制了SSB的活性物質(zhì)負(fù)載量和倍率性能。對(duì)于無機(jī)陶瓷的界面問題,以LLZO固態(tài)電解質(zhì)為例,國(guó)內(nèi)外很多課題組對(duì)其界面做了諸多的努力,LLZO由于其表面的碳酸鋰,氫氧化鋰等表面產(chǎn)物,使得其與金屬鋰接觸不潤(rùn)濕,如就將非晶硅、Ge、Sn、Al2O3等鍍?cè)贚LZO表面來改善與金屬鋰的接觸。但是在與正極接觸的界面很少有改善的工作,有引入凝膠聚合物電解質(zhì)的,也有將LLZO和正極直接燒結(jié)在一起的,但是這樣還是引入了易燃的電解液或者循環(huán)性能不穩(wěn)定。并且致密的LLZO的燒結(jié)需要高溫,過程繁瑣且耗能,因此開發(fā)一種可以同時(shí)改善LLZO晶界和正、負(fù)極界面的方法具有重要的科研、產(chǎn)業(yè)價(jià)值。
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