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可调节的离子/电子电导率:西安大略大学孙学良团队报道高性能锂-硒硫全固态电池(AM)
发布时间:2019-03-26 10:19:22
关键词:动力电池锂电池

可调节的离子/电子电导率:西安大略大学孙学良团队报道高性能锂-硒硫全固态电池(AM)


基于无机固态电解质的全固态锂电池由于其高安全性和高能量密度被认为是较为先进的储能系统。然而,此类电池在可逆比容量,循环稳定性和倍率性能等方面仍面临重大挑战。这主要是由于电极材料和固态电解质之间的界面离子及电子传输速率较低而导致。虽然许多基于硫化物固态电解质边锋游戏具有与液态电解质可比拟的锂离子传输,但与电极材料接触时,界面离子导电率要低好几个数量级。因此,开发具有与电解质相容的正极材料以实现具有高锂离子传输的电极/电解质界面,是改善全固态锂电池性能的关键策略之一。


边锋游戏JINRI,JIANADAXIANDALVEDAXUESUNXUELIANGJIAOSHOUKETIZUJIYUXIANQIANGONGZUOZHONGJUYOUGAODIANZIDIANDAOLVDEXIZAIQUANGUTAIDIANCHIZHONGDEYINGYONG(Energy Environ. Sci., 2018, 11, 2828-2832),SHOUCIBAODAOLEJIANGXIYINRUDAOLIUZHONGXINGCHENGJUYOUSe8-nSnBAYUANHUANJIEGOUDESeSxGURONGTIZHENGJICAILIAOZAIQUANGUTAILIDIANCHIZHONGDEYINGYONG。JIYUGURONGTIYUANLI,SeSxGURONGTICAILIAODEDIANZIDIANDAOLVKEYITONGGUOGURONGTIZHONGSeHESDEBUTONGBILILAIDIAOJIE。JIAOLIUZUKANGPUCESHIBIAOMING,ZHENGJIFUHECAILIAOZHONG,SeSx-Li3PS4 (x=3, 2,1, HE 0.33) ZAISHIWENXIAJUYOU10-6 S/cmDEJIEMIANLIZIDIANDAOLV。YINCI,SeSxGURONGTIZHENGJICAILIAOZAIQUANGUTAILIDIANCHIZHONGJUYOUJIAOHAODEXUNHUANWENDINGXINGJIKENIBIRONGLIANG,ZUZHUANGDEQUANGUTAILi-SeS2DIANCHINENGGOUDADAO12.6mAh/cm2DEMIANRONGLIANG。XIANGGUANYANJIUCHENGGUOYI“High‐Performance Li–SeSxAll‐Solid‐StateLithium Batteries”WEITIFABIAOZAIGUOJIDINGJIQIKANAdv. Mater.SHANG。

 

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可调节的离子/电子电导率:西安大略大学孙学良团队报道高性能锂-硒硫全固态电池(AM)

图1.(a) S8,(b) Se2S6 八元环的电子态密度分布。(c) Se2S6八元环的不同位置断键及锂化的DFT计算。橘黄色、黄色、紫色分别为Se, S, Li。(d) 商业Se,S单质及合成的SeS2的XRD谱图。(e) Se2.57S5.43的结构。(f)合成的Se2S6, SeS2, Se4S4,Se6S2的Raman谱图。

 

DIYIXINGYUANLIJISUANBIAOMING,1)ZAISe8-nSnBAYUANHUANZHONGDESYUANZIXIANGBIYUS8BAYUANHUANZHONGDESYUANZIKEYIDEDAOGENGDUODEDIANZITAIMIDU,YINCISHIDESeSxGURONGTICAILIAOJUYOUYIDINGCHENGDUDEDIANZIDAODIANXING; 2) Se8-nSnBAYUANHUANGONGYOU30ZHONGKENENGDEYUANZIPAILIE,BINGZAISeSxGURONGTIZHONGGONGCUN,QIEBUFENHANYOUSe-SeJIANDESe8-nSnBAYUANHUANJUYOUJIAODIDENENGLIANG,BIAOMINGSeYUANZIZAISe8-nSnBAYUANHUANZHONGYOUXIANJUJI;3) SeSxGURONGTIZHONGS-S, S-Se, Se-SeJIANDEDUANLIEJILIHUANENGLIANGBUTONG,BIAOMINGKENENGDUIYINGYUDUOBUZHOUDELIHUAGUOCHENG;4)BUFENSe8-nSnBAYUANHUANBISe8BAYUANHUANHES8BAYUANHUANJUYOUJIAODIDENENGLIANG,BIAOMINGZHONGXINQULIHUAGUOCHENGZHONGZHEIXIESe8-nSnBAYUANHUANZAICIXINGCHENGDEKENENGXING。


可调节的离子/电子电导率:西安大略大学孙学良团队报道高性能锂-硒硫全固态电池(AM)

图 2. (a) SeSx-LPS 复合材料的阿伦尼乌斯离子电导率。(b) 室温下,SeSx-LPS复合材料的离子电导率随Se含量的变化。(c) 室温下,SeSx-LPS复合材料在阻抗测试中的实部变化。(d) 室温下,SeSx-LPS复合材料在不同电压下的电流响应。

 

JIAOLIUZUKANGCESHIBIAOMING,SUOZHIBEIDESeSxGURONGTIYUSHANGYELi3PS4(LPS)HUNHEHOUDESeSx-LPSJUYOU10-6 S/cmDELIZIDIANDAOLV,BINGSUISeSxGURONGTIZHONGSeHANLIANGDEZENGJIAERZENGJIA;ZHILIUPIANYACESHIJIEGUOBIAOMING,SeSx-LPSFUHECAILIAODEDIANZIDAODIANLVGAOYUXIANGTONGBILIDES-LPS,QIZHONGSeS2-LPSDEDIANZIDAODIANLVZUIGAO。


可调节的离子/电子电导率:西安大略大学孙学良团队报道高性能锂-硒硫全固态电池(AM)

图3.SeSx-LPS-C正极材料在25℃下的电化学性能。(a-d) 50mA/g电流密度下,SeSx-LPS-C正极材料的充放电曲线,(e-g) 50mA/g电流密度下,SeSx-LPS-C正极材料的循环性能及库伦效率。


25℃XIADESeSx-LPS-CZHENGJICAILIAODECHONGFANGDIANQUXIANJINBIAOXIANJIAOWEIMINGXIANDEDANYIDECHONGFANGDIANPINGTAI,ERBINGMEIYOUBIAOXIANCHULILUNJISUANYUCEDESANGEBUTONGLIHUAGUOCHENG,KENENGSHIYOUYUCHIZHIDEDIANHUAXUEFANYINGDONGLIYINSUERDAOZHI。


可调节的离子/电子电导率:西安大略大学孙学良团队报道高性能锂-硒硫全固态电池(AM)

图4.SeSx-LPS-C正极材料在60℃下的电化学性能。(a-d) 30mA/g电流密度下,相应的GITT曲线,(e) 400mA/g电流密度下,相应的循环性能,(f) 不同电流密度下的倍率性能。


边锋游戏60℃XIADESeSx-LPS-CZHENGJICAILIAODEZHANXIANCHUMINGXIANDESANGEFANGDIANPINGTAI,YULILUNJISUANJIEGUOYIZHI。TONGSHI,SeSx-LPS-CZHENGJICAILIAOBIAOXIANCHUYOUYIDEXUNHUANWENDINGXINGJIBEILVXINGNENG。


可调节的离子/电子电导率:西安大略大学孙学良团队报道高性能锂-硒硫全固态电池(AM)

图5.SeS2-LPS-C正极材料在60℃下的不同负载量的电化学性能。SeS2活性组分负载量分别为 (a) 10.2和 (b) 15.3mg/cm2的充放电曲线,(c) SeS2活性组分负载量为15.3mg/cm2的循环性能,(d) 本工作与其他文献报道的全固态锂硫(硒)电池性能比较。

 

60℃下,即使SeS2活性组分负载量为10.2,15.3mg/cm2, 组装的SeS2-LPS-C/LGPS-LPS/Li全固态电池边锋游戏仍的展现出明显的三个放电平台,且面比容量能达到12.6mAh/cm2,远高于文献报道。

稿件来源: 能源学人
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