理论方法调控固态电解质中界面问题:基于卤族Li6PA5Cl电解质设计新型缓冲层材料

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单位郑州大学国家低碳环保材料智能设计国际联合研究中心;郑州新世纪材料基因组工程研究院有限公司
来源第五届全国新能源与化工新材料学术会议--2020全国能量转换与存储材料学术研讨会摘要集
出版年2020
摘要
全固态锂离子电池由于其优异的安全性能、高能量密度、抑制锂枝晶等特性引起了越来越多的关注。以无机磷硫化合物为代表的固态电解质(SSE)体系,如Li10GeP2S12(LGPS)和Li6PS5Cl (硫银锗矿型)等均能实现Li离子的快速传输,达到甚至远超1mS cm-1的行业标准,表现出与有机液体电解质相媲美的Li离子输运能力[1-3]。尽管如此,全固态电池中的固-固界面的稳定性、兼容性、匹配度等诸多问题直接影响着全固态电池的电化学性能,使得全固态电池的实用化之路充满诸多挑战。具体为:(a)Li|SSE间的固相界面问题;(b)SSE|SSE间的固相界面问题;(c)SSE|正极间的固相界面问题。本文,我们通过理论计算设计一种新型的缓冲层材料,并提出一种新的全电池的组装思路即:Li|Li6PO4SCl|Li6PO5Cl|Li0.25MnO2,这种缓冲层材料具有具备宽的电化学窗口,能够与高电压正极活性材料兼容,消除Li的耗尽层,同时与正极活性物质化学性质稳定,避免副反应的发生。另外,该缓冲层材料也具有较小的晶格适配度,减小层与层间的应力[4]。因此,探寻构造一体化全固态电池的可行性方案,对相关实验的开展具有前瞻性和指导作用。

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