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孫學良/Tsun-Kong/莫一飛AEM:由雙鹵素固體電解質(zhì)實現(xiàn)的先進高壓全固態(tài)鋰離子電池

孫學良/Tsun-Kong/莫一飛AEM:由雙鹵素固體電解質(zhì)實現(xiàn)的先進高壓全固態(tài)鋰離子電池
具有高負極(氧化)穩(wěn)定性的固態(tài)電解質(zhì)(SE)對于實現(xiàn)在高電壓下運行的全固態(tài)鋰離子電池(ASSLIB)至關(guān)重要。到目前為止,基于鹵化物的SEs因其與正極的兼容性和高離子電導率而成為最有前途的候選者之一。然而,開發(fā)的氯化物和溴化物SE仍然表現(xiàn)出有限的電化學穩(wěn)定性,不足以用于超高壓操作。
孫學良/Tsun-Kong/莫一飛AEM:由雙鹵素固體電解質(zhì)實現(xiàn)的先進高壓全固態(tài)鋰離子電池
基于此,加拿大西安大略大學孫學良、Tsun-Kong Sham教授與美國馬里蘭大學莫一飛教授等人合作設(shè)計了雙鹵素鋰離子導體Li3InCl4.8F1.2,F(xiàn)被證明可以選擇性地占據(jù)固體超離子導體 (Li3InCl6) 中的特定晶格位點,以形成新的雙鹵素固體電解質(zhì) (DHSE)。隨著F的摻入,Li3InCl4.8F1.2固體電解質(zhì)變得致密并保持超過10-4 S cm-1的室溫離子電導率。此外,Li3InCl4.8F1.2固體電解質(zhì)表現(xiàn)出超過6 V(相對于 Li/Li+)的實用正極極限,這可以實現(xiàn)具有良好循環(huán)的高壓 ASSLIB。
孫學良/Tsun-Kong/莫一飛AEM:由雙鹵素固體電解質(zhì)實現(xiàn)的先進高壓全固態(tài)鋰離子電池
圖1. 使用Li3InCl4.8F1.2和Li3InCl6正極SE的全電池的電化學性能
結(jié)合光譜、計算和電化學表征,確定原位生成了富含F(xiàn)的鈍化正極-電解質(zhì)界面 (CEI),從而擴大了Li3InCl4.8F1.2固體電解質(zhì)的電化學窗口并防止在正極發(fā)生有害的界面反應。這項工作為具有高氧化穩(wěn)定性的快速鋰離子導體提供了一種新的設(shè)計策略,并在高壓 ASSLIBs中顯示出巨大的應用潛力。
孫學良/Tsun-Kong/莫一飛AEM:由雙鹵素固體電解質(zhì)實現(xiàn)的先進高壓全固態(tài)鋰離子電池
圖2. 正極復合材料在循環(huán)后的同步加速器光譜分析
Advanced High-Voltage All-Solid-State Li-Ion Batteries Enabled by a Dual-Halogen Solid Electrolyte. Advanced Energy Materials. 2021. DOI: 10.1002/aenm.202100836

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