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華科謝佳/余創(chuàng)EEM：通過改變電解質(zhì)分布調(diào)整固固界面實現(xiàn)高性能固態(tài)電池

固固界面是高性能固態(tài)電池的主要挑戰(zhàn)。固態(tài)電解質(zhì)（SEs）在固態(tài)電池有效界面的形成中起著至關(guān)重要的作用。

華中科技大學(xué)謝佳、余創(chuàng)等通過調(diào)整不同粒徑的電解質(zhì)分布來構(gòu)建在不同工作溫度下具有優(yōu)異性能的固態(tài)電池。

圖1 具有不同L-和S-SE分布的雙層正極混合物和固態(tài)電解質(zhì)的表征

在正極混合物中引入更小尺寸的Li_5.5PS_4.5Cl_1.5導(dǎo)致活性材料和固態(tài)電解質(zhì)之間更好的固/固界面接觸，這有助于構(gòu)建有效的離子導(dǎo)電框架并有助于優(yōu)異的電化學(xué)性能。

此外，具有更好結(jié)晶度的較大的Li_5.5PS_4.5Cl_1.5電解質(zhì)為電解質(zhì)層提供了優(yōu)異的離子電導(dǎo)率。因此，在正極混合物中使用小尺寸固態(tài)電解質(zhì)而在電解質(zhì)層中使用大尺寸電解質(zhì)的固態(tài)電池配置（S/L）在室溫和-20℃下表現(xiàn)出最佳的電池性能。

圖2 不同結(jié)構(gòu)（L/L，S/L，L/S，S/S）固態(tài)電池的室溫電化學(xué)性能

然而，原位堆壓和SEM結(jié)果證實，高溫（60℃）下L-SE的較大應(yīng)力變化破壞了電解質(zhì)層中不同顆粒之間的固固接觸，從而導(dǎo)致S/L電池性能較差。而S/S電池在循環(huán)過程中，由于小尺寸電解質(zhì)具有優(yōu)越的結(jié)構(gòu)完整性，因此顯示出更好的循環(huán)能力。

該研究的策略和結(jié)果為通過固-固界面定制具有優(yōu)異電化學(xué)性能的全氣候固態(tài)電池提供了新的思路。

圖3 S/L和S/S電池的電化學(xué)性能

Tuning solid interfaces via varying electrolyte distributions enables high performance solid-state batteries. Energy & Environmental Materials 2021. DOI: 10.1002/eem2.12308

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2023/10/13/2e94d338df/

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