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?中科大馬騁Nat. Cummun.:一種用于鋰電池的經濟高效且耐濕的氯化物固態電解質

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鋰離子導電氯化物固態電解質因其高離子電導率、可變形性和氧化穩定性等物理化學特性而受到廣泛關注。然而,原材料昂貴,大規模使用這類無機超離子導體似乎不太可能。
中國科學技術大學馬騁等人報道了一種具有成本效益的氯化物固態電解質Li2ZrCl6
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圖1 Li2ZrCl6和最先進的氯化物固態電解質的原材料成本
研究發現50 μm厚的Li2ZrCl6的原材料成本為$1.38/m2,遠低于Li3YCl6($23.05/m2),即文獻中最便宜的氯化物體系,也遠低于具有成本競爭力的全固態電池的閾值($10/m2)。但其仍能同時實現高離子電導率(室溫下為0.81 mS cm–1)、可變形性以及與4V級正極的兼容性。
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圖2 Li-In | LPSCl-LZC?|?LiCO2電池的電化學性能
此外,Li2ZrCl6還表現出耐濕性,在暴露于5%相對濕度的大氣中后,沒有吸濕或電導率下降的跡象。通過將Li2ZrCl6與Li-In負極和單晶LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2正極相結合,作者報道了一種室溫全固態電池,其在200 mA g–1下穩定的比容量約為150 mAh g-1,并可循環200次。
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圖3 Li-In?|?LPSCl-LZC?|?NMC811電池的電化學性能
A cost-effective and humidity-tolerant chloride solid electrolyte for lithium batteries. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24697-2

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