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?吉大徐吉靜Angew：多金屬氧酸鹽電解質(zhì)用于高能全固態(tài)鋰電池

固態(tài)鋰電池具有高能量密度和安全性的優(yōu)勢(shì)，但現(xiàn)有的固態(tài)電解質(zhì)（SSEs）不能滿足電池運(yùn)行的嚴(yán)格要求。

圖1.?固態(tài)鋰電池面臨的問(wèn)題及不同電解質(zhì)的對(duì)比

吉林大學(xué)徐吉靜等合成了新型多金屬氧酸鹽SSEs（Li₃PW₁₂O₄₀和Li₃PMo₁₂O₄₀），其具有良好的界面相容性和化學(xué)穩(wěn)定性，克服了傳統(tǒng)SSE的局限性。研究顯示，通過(guò)優(yōu)化Li₃PW₁₂O₄₀的三維Li⁺遷移網(wǎng)絡(luò)，獲得了0.89 mS cm^?1的高離子電導(dǎo)率和0.23 eV的低活化能。此外，Li₃PW₁₂O₄₀具有寬的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口，既可以容納鋰陽(yáng)極也可以兼容高壓陰極。

圖2.?Li₃PW₁₂O₄₀的表征

因此，采用Li/ Li₃PW₁₂O₄₀/LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂制備的全固態(tài)鋰金屬電池在截止電壓為4.35 V條件下，顯示出高達(dá)100次的穩(wěn)定循環(huán)，面容量超過(guò)4 mAh cm^?2，并且具有$5.68 kg^?1的成本競(jìng)爭(zhēng)力。

此外，通過(guò)同構(gòu)取代還得到了與Li₃PW₁₂O₄₀同源的Li₃PMo₁₂O₄₀，它與Li₃PW₁₂O₄₀可形成低電阻界面。Li₃PW₁₂O₄₀和Li₃PMo₁₂O₄₀在鋰-空氣電池中的應(yīng)用進(jìn)一步證明，可以獲得較長(zhǎng)的循環(huán)壽命（650次循環(huán)）。總體而言，該策略為構(gòu)建高效、可擴(kuò)展的固態(tài)多金屬氧酸鹽電解質(zhì)提供了一種簡(jiǎn)便、低成本的策略。

圖3.?Li/ Li₃PW₁₂O₄₀/LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂電池性能

Polyoxometalate Li3PW12O40 and Li3PMo12O40 Electrolytes for High-energy All-solid-state Lithium Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202317949

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