锂电池硫化物正极材料和固态电解质混合物制备方法及传输技术研究-亚博体彩官网

泡沫雕刻机 | 2021-01-04

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亚博体彩官网|【章节】全固态锂离子电池使用了固态电解质替换传统的液态有机电解液,有效地防止了传统锂离子电池在安全性、热平稳和电化学稳定性等方面不存在的隐患,使其在大型电池和超微超薄电池领域都具备相当大的应用于潜力。然而,目前研究的固态电池在倍率性能、循环性能等方面都远逊于液体锂离子电池,这由于固态电池中电极-固态电解质的界面认识电阻更大,晶界电阻要求了电解质整体的离子电导率,因此界面相容性问题主要影响了电池的电化学性能。而针对目前全固态电池中的宜-固界面的密切相关,有效地的方法不多。

固态核磁共振是一种材料可用的、高度选择性的测试方法,它主要通过液体核磁共振序中的化学偏移变化来实地考察原子核与原子核之间的相互作用及各原子的局部微环境,从而有效地检测电池材料(电极材料和固态电解质)中的体相信息。固态核磁共振可以观测不含锂静电学电池材料体系(如多种不含锂的电极材料之间或者不含锂的电极材料和不含锂电解质之间)自发性的锂离子互相交换,从而取得电荷在静电学界面中传输的选择性信息。全固态锂离子电池的结构还包括负极、电解质、负极,全部由固态材料构成,Li6PS5X(X=Cl,Br)是一种具备较高的锂离子室温电导率(10-3S/cm)的慢离子导体,限于于全固态锂离子电池的固态电解质。

【成果概述】近日,荷兰代尔夫兹理工大学的MarnixWagemaker教授(通讯作者)(余创博士、SwapnaGanapathy博士为联合第一作者)在NatureCommunications杂志上公开发表了为题“Accessingthebottleneckinall-solidstatebatteries,Li-iontransportovertheinterfacebetweenthesolid-electrolyteandelectrode”的文章。本文使用二维锂离子互相交换固态核磁方法来研究硫化物负极材料(Li2S)和固态电解质(Li6PS5Br)界面之间的自发性的锂离子传输,从而研究硫化物负极材料和固态电解质混合物的制取方法和电池循环次数对于Li2S和Li6PS5Br两者之间锂离子传输的影响。研究结果表明,两种材料之间的界面导电性相当严重依赖其混合物的制取方法,并且充放电循环不会毁坏两者之间的界面认识,减少锂离子蔓延的能垒,从而造成界面导电性的增大。

【图文简介】图1.全固态电池材料有所不同阶段的化学处理过程及其对应阶段的容量维持亲率a.通过非常简单混合、球篦、热处理方式来处置电池负极-电解质混合物(Ⅰ非常简单混合的micro-Li2S,Ⅱ非常简单混合的nano-Li2S,Ⅲ球篦共混的nano-Li2S,Ⅳ热处理共混的nano-Li2S)。b.上述有所不同处置阶段的电极-电解质混合物的循环充放电后的电池容量。

c-f.上述有所不同处置阶段的电极-电解质混合物的充放电曲线(充放电电流密度0.064mAcm?2,电压窗口0-3.5V)。图2.NMR测试锂离子在Li2S负极-Li6PS5Br固态电解质界面的自发性传输a.e.i.上述有所不同处置阶段(Ⅰ-Ⅲ)的电极-电解质混合物对应的一维7Li魔角转动MAS序。b.c.d.样品处置阶段Ⅰ的电极-电解质混合物对应的二维7Li-7Li固态核磁互相交换序。f.g.h.样品处置阶段Ⅱ的电极-电解质混合物对应的二维7Li-7Li固态核磁互相交换序。

j.k.l.样品处置阶段Ⅲ的电极-电解质混合物对应的二维7Li-7Li固态核磁互相交换序。(其中Ⅰ-Ⅱ非常简单混合的样品没显著的“对角线外鼓吹十字峰”指出该过程锂离子互相交换起到很弱,而Ⅲ经球磨法混合的样品的“对角线外鼓吹十字峰”经常出现在10ms一处,指出负极-固态电解质界面显著的锂离子互相交换。:亚博体彩官网。

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