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打破常規(guī)，孫學良院士EES
來源： 時間：2023-10-10 13:39:35 瀏覽：1259次

第一作者：Changhong Wang、Shuo Wang

通訊作者：王建濤、莫一非、孫學良院士

通訊單位：國聯(lián)汽車動力電池研究院、馬里蘭大學、加拿大西安大略大學

DOI: 10.1039/D3EE01119D



研究背景



開發(fā)基于固態(tài)電解質(zhì)（SEs）的全固態(tài)電池（ASSBs）是有效解決液態(tài)電解質(zhì)基鋰離子電池安全性問題的理想方案，其中鹵化物固體電解質(zhì)具有良好的離子電導率和出色的高電壓穩(wěn)定性，受到廣泛關注。然而，它們的結構與性能之間的結構-效能關系仍不清楚?；诖耍?/span>王建濤、莫一非和孫學良院士等人報道了一系列Li3-xLu1-xZrxCl6（LLZL，0<x<1）固溶體，用于研究鹵化物SEs中離子和空位濃度對離子電導率的影響。本文中，研究者發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)LLZL中離子和空位濃度的平衡，而非異價取代引起的結構變化（引入堆垛層錯），在優(yōu)化六方密堆積（hcp）結構中的離子傳輸中至關重要。該研究還揭示了共價取代可以增強鹵化物SSE的氧化穩(wěn)定性，但會犧牲其還原穩(wěn)定性。本研究為開發(fā)具有長壽命的無鈷ASSBs提供了重要見解和新的思路。



文章要點



1、通過調(diào)控Li3-xLu1-xZrxCl6（LLZL，0<x<1）固溶體中離子和空位濃度，揭示實現(xiàn)鹵素陰離子亞晶格中離子和空位濃度的平衡，而非異價取代引起的結構變化，對離子的高效傳輸起著至關重要的作用。

2、在一系列LLZL固溶體中，當50%的Lu3+被Zr4+取代時，該固溶體在室溫下具有最高的離子電導率（1.5 mS·cm-1）和最低的活化能（0.285 eV）。此外，同價取代（Zr4+或Hf4+）能增強鹵化物SEs的氧化穩(wěn)定性，但犧牲了其還原穩(wěn)定性。

3、以LLZL固溶體制備的無Co全固態(tài)電池LiMn2O4/LLZC/Li6PS5Cl表現(xiàn)出優(yōu)異的長循環(huán)穩(wěn)定性，其在0.3 C下循環(huán)1000次后的容量衰減可以忽略不計。



圖文展示



圖1. Li+在具有不同離子和空位濃度的SEs中的遷移模型

圖2. Li-Lu-Zr-Cl固溶體的結構分析

圖3.揭示Li3-xLu1-xZrxCl6固溶體中Li+/空穴濃度與電化學性能的關系

圖4. Li2.5Lu0.5Zr0.5Cl6的本征電化學窗口

圖5.無Co全固態(tài)電池LiMn2O4/LLZC/Li6PS5Cl的電化學性能

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具?，F(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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