固态电池石榴石电解质与锂金属界面改善的综述

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作者 赵卫民 王淼 朱燕峰 《电池》 CAS 北大核心 2024年第4期574-577,共4页

固态电池因高比能量、高安全性和宽使用温度范围等优势,具有广阔的应用前景。石榴石固态电解质具有较高的离子电导率、较宽的电化学窗口以及对锂金属稳定等特点,是构筑全固态锂金属电池较有发展前景的固态电解质之一。石榴石固态电解质... 固态电池因高比能量、高安全性和宽使用温度范围等优势,具有广阔的应用前景。石榴石固态电解质具有较高的离子电导率、较宽的电化学窗口以及对锂金属稳定等特点,是构筑全固态锂金属电池较有发展前景的固态电解质之一。石榴石固态电解质与锂金属之间存在着接触不良、高界面阻抗等问题。对石榴石电解质/锂负极的界面特性及界面问题的成因进行分析,并总结电解质和锂金属表面处理以及引入界面层等调控策略,包括使用锂合金、去除电解质表面的污染物,以及使用原子层沉积、磁控溅射沉积、真空蒸镀等技术添加修饰层,为解决石榴石与锂负极的界面问题提供借鉴。 展开更多

关键词 固态电池 石榴石固态电解质 锂金属负极 锂枝晶 界面修饰 界面接触 表面处理

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水溶液法原位构建ZnO亲锂层稳定锂-石榴石电解质界面 被引量：1

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作者 蔡明俐 姚柳 +1 位作者 靳俊 温兆银 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第1期6-12,共7页

固态电池以其高安全性和高能量密度而备受关注。石榴石型固体电解质(LLZO)由于具有较高的离子导电性和对锂金属的稳定性,在固态电池中具有应用前景,但陶瓷与锂金属较差的界面接触会导致高的界面阻抗和可能形成的枝晶穿透。我们利用LLZO... 固态电池以其高安全性和高能量密度而备受关注。石榴石型固体电解质(LLZO)由于具有较高的离子导电性和对锂金属的稳定性,在固态电池中具有应用前景,但陶瓷与锂金属较差的界面接触会导致高的界面阻抗和可能形成的枝晶穿透。我们利用LLZO表层独特的H^(+)/Li^(+)交换反应,提出了一种简便有效的金属盐类水溶液诱发策略,在电解质表面原位构建ZnO亲锂层,界面处LiZn合金化实现紧密连续的接触。引入改性层后,界面阻抗可显著降低至约10Ω·cm^(2),对称电池能够在0.1mA·cm^(-2)的电流密度下实现长达1000h的长循环稳定性。匹配正极LiFePO_(4)(LFP)或LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_(2)(NCM523)的准固态电池在室温下能够稳定循环100次以上。 展开更多

关键词 石榴石电解质 Zn(NO3)2水溶液 原位修饰 界面稳定性 固态锂电池

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石榴石型氧化物复合固态电解质研究进展

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作者 胡桔溏 宋芊颖 +2 位作者 唐一帆 旷桂超 陈立宝 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第12期2323-2333,共11页

全固态锂金属电池(ASSLB)由于其安全性和潜在的高能量密度而被认为是下一代能量存储电池首选。固态电解质作为ASSLB的关键组成部分,具有不燃性和对锂金属阳极的良好适应性,近年来受到广泛关注。在目前报道的固体电解质中,石榴石型氧化... 全固态锂金属电池(ASSLB)由于其安全性和潜在的高能量密度而被认为是下一代能量存储电池首选。固态电解质作为ASSLB的关键组成部分,具有不燃性和对锂金属阳极的良好适应性,近年来受到广泛关注。在目前报道的固体电解质中,石榴石型氧化物复合固态电解质表现出了巨大的应用潜力。由于其结合单相无机氧化物固态电解质和聚合物固态电解质的优点,既提高了离子电导率,又有效降低了界面电阻,所以能切实提高电池的安全性和能量密度。从石榴石型氧化物复合固态电解质的组分组成、复合方式、结构、锂离子的传输机制和复合电解质中的界面问题进行阐述,指出了复合固态电解质中存在的问题,并对其应用进行了展望。 展开更多

关键词 石榴石型电解质 复合固态电解质 全固态电池 离子电导率

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纳米石榴石固体电解质粉体在聚合物电解质中的均匀分散 被引量：1

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作者 吕寒梅 陈昕 +2 位作者 孙麒富 赵宁 郭向欣 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第3期46-47,共2页

固态锂电池(SSLBs)因采用金属锂负极和固体电解质,具有提高能量密度和安全性的潜质。固体电解质作为固态锂电池的关键材料,对电池性能有重要影响。其中,聚合物-石榴石型复合固态电解质因结合了聚合物电解质的易加工性以及石榴石电解质... 固态锂电池(SSLBs)因采用金属锂负极和固体电解质,具有提高能量密度和安全性的潜质。固体电解质作为固态锂电池的关键材料,对电池性能有重要影响。其中,聚合物-石榴石型复合固态电解质因结合了聚合物电解质的易加工性以及石榴石电解质的热稳定性和高离子电导率的优点,在固态电池规模化制造中具有良好的应用前景。然而,由于纳米固体电解质粉体的表面能高、与有机物的界面兼容性差,导致纳米锂镧锆氧颗粒在聚合物基体中容易发生团聚,进而导致复合电解质的离子电导率降低。本工作引入硅烷偶联剂3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)对Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)的表面进行改性,旨在改善LLZTO颗粒在溶剂和聚合物基体中的分散性。LLZTO纳米颗粒表面的羟基与GPTMS分子反应形成共价键,在颗粒表面形成一层厚度约5 nm的GPTMS修饰层。GPTMS中具有亲脂性的环氧基团,使改性后的LLZTO纳米颗粒(LLZTO@GPTMS)在有机溶剂中均匀分散。粒度分布实验表明,LLZTO纳米颗粒的分散性与溶剂的极性呈正相关。采用均匀分散的LLZTO悬浮液,制备的PEO:LLZTO复合电解质的室温离子电导率可以达到2.31×10^(-4)S·cm^(-1)。使用优化后的PEO:LLZTO@GPTMS电解质组装的锂对称电池以及以LiFePO_(4)(LFP)为正极、金属锂为负极的SSLBs均表现出更长的循环寿命。此外,GPTMS的修饰有助于LLZTO纳米颗粒在聚乙烯(Polyethylene,PE)隔膜上的均匀涂覆。采用LLZTO@GPTMS涂覆PE隔膜的LFP|Li电池比采用未修饰LLZTO涂覆PE隔膜的电池展现出更优异的循环稳定性。结果表明,GPTMS能够有效提高LLZTO纳米颗粒在有机溶剂和聚合物基质中的分散性,对其他有机-无机复合材料体系具有指导意义。 展开更多

关键词 固态锂电池 石榴石型电解质 复合固体电解质 硅烷偶联剂 纳米粉体分散

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冷烧结工艺制备石榴石固态电解质及其性能 被引量：2

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作者 张颖 杨迪 +1 位作者 张军战 刘安栋 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1890-1895,共6页

以LiNO3、Al(NO3)3·9H2O、La(NO3)3·6H2O、Zr O(NO3)2·5H2O为原料,采用溶胶-凝胶法制备了Li5.95Al0.35La3Zr2O12粉体,随后加入聚乙烯醇(PVA)水溶液作为液相介质,通过冷烧结工艺制备了Li5.95Al0.35La3Zr2O12石榴石固态电... 以LiNO3、Al(NO3)3·9H2O、La(NO3)3·6H2O、Zr O(NO3)2·5H2O为原料,采用溶胶-凝胶法制备了Li5.95Al0.35La3Zr2O12粉体,随后加入聚乙烯醇(PVA)水溶液作为液相介质,通过冷烧结工艺制备了Li5.95Al0.35La3Zr2O12石榴石固态电解质。冷烧结工艺后采用后续热处理改善离子传导性能。采用质量体积法和电化学阻抗谱对Li5.95Al0.35La3Zr2O12石榴石固态电解质的体积密度和离子电导率进行了测试,采用XRD与SEM进行晶体结构与形貌表征。结果表明,冷烧结时间和压力对样品的晶体结构几乎没有影响。冷烧结时间过长会导致样品开裂,在15~30min时,冷烧结时间对样品的体积密度和离子电导率影响不大,在烧结时间较短的样品中发现了杂相。提高冷烧结压力可明显提高样品的体积密度和离子电导率,在200℃、510 MPa、30 min的冷烧结条件下可以获得具有较高离子电导率(2.66×10–6S/cm)的Li5.95Al0.35La3Zr2O12石榴石固态电解质,其晶界电阻较小。但继续增加冷烧结压力,导致热处理过程中第二相的分解和晶粒生长受到抑制,样品的体积密度和离子电导率反而下降。 展开更多

关键词 冷烧结工艺 石榴石固态电解质 离子电导率 热处理 体积密度 有机电化学与工业

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液体电解液改性石榴石型固体电解质与锂负极的界面 被引量：1

6

作者 池上森 姜益栋 +8 位作者 王庆荣 叶子威 余凯 马骏 靳俊 王军 王朝阳 温兆银 邓永红 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期914-924,共11页

石榴石固体电解质型的固态锂金属电池因具有高能量密度、高安全性和长循环寿命等优点而受到了研究人员的重点关注,然而石榴石型电解质和锂负极之间存在巨大的界面阻抗,严重阻碍了电池的正常工作。针对该问题,本文主要在石榴石型固体电... 石榴石固体电解质型的固态锂金属电池因具有高能量密度、高安全性和长循环寿命等优点而受到了研究人员的重点关注,然而石榴石型电解质和锂负极之间存在巨大的界面阻抗,严重阻碍了电池的正常工作。针对该问题,本文主要在石榴石型固体电解质与锂负极之间的界面引入少量的电解液,减少石榴石型电解质与锂负极的界面阻抗,使得固态对称锂电池正常循环。进一步地采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学阻抗谱(EIS)研究了石榴石型电解质与锂负极之间界面层的形貌、成分、界面阻抗和循环稳定性。研究结果表明,液体电解液极大地降低了石榴型电解质与锂负极间的界面阻抗,在80℃情况下,石榴型电解质与锂负极循环前的面电阻为1.89Ω·cm^(2),循环后的面电阻为3.24Ω·cm^(2)。 展开更多

关键词 石榴石型固体电解质 锂负极 界面 电解液 界面电阻

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石榴石型固态电解质/铝锂合金界面构筑及电化学性能 被引量：2

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作者 马嘉林 王红春 +1 位作者 龚正良 杨勇 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期262-269,共8页

本文通过在锂负极中熔入少量铝制备了一种含Al-Li合金(Al4Li9)的新型复合锂负极,可有效改善Garnet/金属锂界面润湿性,从而显著降低了界面阻抗.XRD研究结果表明这一复合锂负极由Al4Li9合金和金属锂两相复合而成.SEM研究表明,复合锂负极... 本文通过在锂负极中熔入少量铝制备了一种含Al-Li合金(Al4Li9)的新型复合锂负极,可有效改善Garnet/金属锂界面润湿性,从而显著降低了界面阻抗.XRD研究结果表明这一复合锂负极由Al4Li9合金和金属锂两相复合而成.SEM研究表明,复合锂负极可以有效改善金属锂与Garnet电解质的界面接触,形成更为紧密的接触界面.电化学测试表明,复合锂负极显著降低了金属锂与Garnet电解质的界面阻抗,界面阻抗由锂/Garnet电解质界面的740.6Ω·cm^2降低到复合锂负极/Garnet电解质界面的75.0Ω·cm^2.使用复合锂负极制备的对称电池在50μA·cm^-2和100μA·cm^-2电流密度锂沉积-溶出过程中表现出较低的极化和良好的循环稳定性,在50μA·cm^-2电流密度下,可以稳定循环超过400小时. 展开更多

关键词 石榴石型固体电解质 电极/固态电解质界面 铝锂合金

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Ba、Ga共掺杂对石榴石型固态电解质Li7La3Zr2O12显微组织及电导率的影响 被引量：4

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作者 董大彰 赵梦媛 +3 位作者 解昊 边凌峰 杨星 孟彬 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1-6,共6页

采用固相法合成了Ba与Ga共掺杂的Li7La3Zr2O12(LLZO)石榴石型固态电解质粉末,再结合常压烧结制备了Ba、Ga共掺杂LLZO样品。采用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析和交流阻抗法对样品的物相结构、微观形貌、成分分布及电导率进行了表征。结... 采用固相法合成了Ba与Ga共掺杂的Li7La3Zr2O12(LLZO)石榴石型固态电解质粉末,再结合常压烧结制备了Ba、Ga共掺杂LLZO样品。采用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析和交流阻抗法对样品的物相结构、微观形貌、成分分布及电导率进行了表征。结果表明,在烧结温度1100℃下得到了立方相的LLZO固态电解质。当Ga的含量在LLZO化学式中为0.15,Ba掺杂量从0增加至0.15(Ga 0.15 Bax-Li 6.55+x La3-xZr2O 12,x=0~0.15)时,LLZO样品的平均晶粒尺寸从14μm下降到4μm,30℃时晶界电导率由1.54×10^-5 S·cm^-1提升到2.22×10^-4 S·cm^-1。Ba作为一种烧结剂,改善了材料的烧结性能,降低了材料的平均晶粒尺寸,使晶粒与晶粒连接得更紧密。Li 6.7 Ga0.15La2.85Ba0.15Zr2O12样品在30℃下的总电导率为2.11×10^-4 S·cm^-1,远高于单独掺杂Ga时Li6.55Ga0.15La3Zr2O12样品的总电导率(σ=1.40×10^-5 S·cm^-1),由此可见,Ba、Ga共掺杂极大地提高了LLZO的锂离子电导率。 展开更多

关键词 Li7La3Zr2O12 石榴石型固态电解质 元素掺杂 电导率

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石榴石型Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)对Si/C负极表面固体电解质中间相的调控机制研究 被引量：3

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作者 苏东良 崔锦 +1 位作者 翟朋博 郭向欣 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期802-808,I0009-I0012,共11页

硅(Si)负极在充放电过程中巨大的体积变化会导致固态电解质中间相(SEI)破裂和硅颗粒粉化,进而造成容量快速衰减。本研究报道了一种利用Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)固体电解质调节Si/C负极表面SEI成分的策略。将LLZTO... 硅(Si)负极在充放电过程中巨大的体积变化会导致固态电解质中间相(SEI)破裂和硅颗粒粉化,进而造成容量快速衰减。本研究报道了一种利用Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)固体电解质调节Si/C负极表面SEI成分的策略。将LLZTO层均匀地涂覆在商用化聚丙烯(PP)隔膜表面,不仅提高了电解液对隔膜的润湿性,均匀化锂离子通量,并且增大了SEI中无机组分的比例,从而增强Si/C负极的界面稳定性。得益于上述优势,使用LLZTO修饰的PP隔膜所组装的锂离子电池表现出更为优异的循环稳定性和倍率性能。Li-Si/C半电池的可逆容量为876 mAh·g^(–1),在0.3C(1C=1.5 A·g^(–1))的倍率下,200次循环的容量保持率为81%;而LFP-Si/C全电池的比容量为125 mAh·g^(–1),在0.3C(1C=170mA·g^(–1))的倍率下循环100次后容量保持率为91.8%。该工作中LLZTO固体电解质调节了Si/C负极表面SEI成分,为开发高性能硅基锂离子电池提供了新思路。 展开更多

关键词 固体电解质中间相 成分调控 石榴石型固体电解质 Si/C负极 锂离子电池

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湿化学法制备石榴石型固态电解质Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12) 被引量：2

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作者 潘迪 孔江榕 +2 位作者 刘欣楠 黄美琪 周涛 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期334-339,共6页

锂电池因能量密度高、循环寿命长、绿色清洁等特点被广泛应用,但其液态电解质易泄漏、挥发,且隔膜易被锂枝晶刺穿造成短路,引发危险。固态电解质大多是不具燃烧性的无机材料,室温下离子电导率较高、电化学窗口宽且适用温度范围广。因此... 锂电池因能量密度高、循环寿命长、绿色清洁等特点被广泛应用,但其液态电解质易泄漏、挥发,且隔膜易被锂枝晶刺穿造成短路,引发危险。固态电解质大多是不具燃烧性的无机材料,室温下离子电导率较高、电化学窗口宽且适用温度范围广。因此,采用固态电解质替代液态电解质具有十分重要的意义。相对于其他类型固态电解质,石榴石型氧化物Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)具有离子电导率高、电化学窗口宽(>5V vs.Li/Li^(+))、对锂稳定性好和热稳定性高等特点,是非常具有发展潜力的无机固态电解质。本文采用溶胶-凝胶法和低温燃烧法两种湿化学法合成LLZO粉末,对应的电解质片在40℃时的离子电导率分别为1.22×10^(-5)S/cm和3.87×10^(-6)S/cm,活化能分别为0.34eV和0.32eV。从实验结果综合比较,溶胶-凝胶法为最佳制备方法。 展开更多

关键词 石榴石型LLZO电解质 溶胶-凝胶法 低温燃烧法

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石榴石固体电解质Li_(3)BO_(3)界面改性研究

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作者 陈规伟 龚正良 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期76-82,共7页

石榴石固体电解质由于其高的离子电导率,对锂金属稳定等优点成为了下一代高性能锂电池的重要研究方向之一。但锂金属负极界面浸润性与锂枝晶问题限制了其应用。本文通过简单的液相沉积结合高温烧结的方法,在石榴石固体电解质片表面构建... 石榴石固体电解质由于其高的离子电导率,对锂金属稳定等优点成为了下一代高性能锂电池的重要研究方向之一。但锂金属负极界面浸润性与锂枝晶问题限制了其应用。本文通过简单的液相沉积结合高温烧结的方法,在石榴石固体电解质片表面构建了一层稳定的硼酸三锂(Li_(3)BO_(3))修饰层。研究表明,Li_(3)BO_(3)修饰层可以有效改善石榴石固体电解质与锂金属负极界面接触,促进锂的均匀沉积/溶出,从而抑制锂枝晶生长,提高界面稳定性。Li_(3)BO_(3)修饰后石榴石电解质片与锂金属之间紧密结合,Li/石榴石界面阻抗由修饰前的1780Ω·cm2降低至58Ω·cm^(2)。得益于界面接触的改善,Li_(3)BO_(3)修饰后的LLZTO电解质组装的对称电池可以在0.1 m·cm^(-2)的电流密度下稳定工作超过700 h。而未修饰的对称电池在0.05 m A·cm^(-2)的电流密度下短时间工作即出现微短路现象。 展开更多

关键词 石榴石固体电解质 硼酸三锂修饰层 界面改性 锂金属负极 界面浸润性

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电子导电剂对石榴石基固态锂电池循环性能的影响（英文） 被引量：4

12

作者 杜付明 赵宁 +3 位作者 方锐 崔忠慧 李忆秋 郭向欣 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期462-468,共7页

基于石榴石固体电解质的固态锂电池面临着固体电解质和固体电极之间较大的界面阻抗问题,导致循环性能不佳。为了解决此问题,本课题组制备并研究了LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O)2基正极、Li_(6.4)La_3Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)陶瓷固体电... 基于石榴石固体电解质的固态锂电池面临着固体电解质和固体电极之间较大的界面阻抗问题,导致循环性能不佳。为了解决此问题,本课题组制备并研究了LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O)2基正极、Li_(6.4)La_3Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)陶瓷固体电解质和金属锂负极构成的固态锂电池。在构筑LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2基正极时采用三种不同的导电碳,研究表明,与科琴黑和超导炭黑相比,使用气相生长碳纤维(Vapor Grown Carbon Fiber,VGCF)时,固态电池有更优异的循环性能。这是因为充电到高电压时,VGCF比另外两种导电剂引起的副反应更少,从而减少能增加电池内阻的碳酸盐类副产物的形成。这些结果说明电子导电剂的稳定性对固态锂电池的循环性能有重要影响。 展开更多

关键词 固态锂电池 界面阻抗 石榴石型电解质 锂负极 复合正极

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石榴石型Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)固态锂金属电池的界面问题研究进展 被引量：5

13

作者 张赛赛 赵海雷 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期863-871,共9页

固态锂金属电池具有高能量密度、高安全性、宽工作温度范围、长服役寿命等优势,是下一代锂电池体系的重要发展方向之一。作为典型的氧化物固态电解质,Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)具有锂离子电导率高、电化学窗口较宽、机械强度高和... 固态锂金属电池具有高能量密度、高安全性、宽工作温度范围、长服役寿命等优势,是下一代锂电池体系的重要发展方向之一。作为典型的氧化物固态电解质,Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)具有锂离子电导率高、电化学窗口较宽、机械强度高和热稳定性好等优点,因此LLZO固态锂金属电池受到业界的广泛关注。但是,LLZO固态锂金属电池还存在锂枝晶穿透固态电解质生长造成电池短路、电解质/电极界面电阻过高等问题,影响其实际应用。这些问题与LLZO的显微结构特征、正极材料与LLZO的化学和电化学相容性、正极与电解质的界面结合性、金属锂负极对LLZO的浸润性等因素有关。本文总结了以上问题的解决策略。对于正极侧,通过活性颗粒表面包覆、三维固态电解质界面构筑、柔性聚合物或凝胶电解质中间层引入、正极活性颗粒与柔性或黏性离子传导材料复合等手段,可改善正极与LLZO的相容性,并降低正极界面电阻。对于负极界面,消除LLZO电解质表面碳酸锂、引入反应活性或柔性中间层、调控金属锂负极组成等方法,可改善锂对LLZO的浸润性,降低负极界面电阻。最后,本文对未来研究和发展方向给出了建议。 展开更多

关键词 Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12) 石榴石型固态电解质 固态电池 电化学窗口 界面

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基于固态电解质的熔融碱金属电池研究进展 被引量：1

14

作者 王匡宇 刘凯 伍晖 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1-14,共14页

电池技术的发展对于可再生能源的应用非常重要。近年来基于固态电解质的熔融碱金属电池展现出应用于大规模储能系统的潜力。本文介绍基于beta-Al_(2)O_(3)和NASICON电解质的熔融钠电池(SELS电池)和基于石榴石型电解质的熔融锂电池(SELL... 电池技术的发展对于可再生能源的应用非常重要。近年来基于固态电解质的熔融碱金属电池展现出应用于大规模储能系统的潜力。本文介绍基于beta-Al_(2)O_(3)和NASICON电解质的熔融钠电池(SELS电池)和基于石榴石型电解质的熔融锂电池(SELL电池)。固态电解质的结构和成分会显著影响其电导率和稳定性。因此,固态电解质的新型制备方法、掺杂技术以及表面改性技术是该领域的研究重点。截至目前,铅合金、金属氯化物、硫、硒和碘等材料已被证明可以作为SELS和SELL电池的正极,相应的电池体系具有不同的电化学性能、材料成本以及应用场景。本文对它们进行系统的归纳与比较。值得注意的是,SELS电池已经实现数百兆瓦时规模的储能系统应用,而SELL电池的技术成熟度仍然较低。但是,具有高能量密度、低运行温度以及制造成本的SELL电池具有良好的应用前景。同时,这两种电池的许多研究进展和技术成果可以共享,从而促进该领域的迅速发展。 展开更多

关键词 高温电池 固态电解质 电网储能 beta-氧化铝电解质 NASICON电解质 石榴石型电解质

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锂镧锆氧(LLZO)基固态锂电池界面关键问题研究进展 被引量：2

15

作者 翟朋博 常冬梅 +2 位作者 毕志杰 赵宁 郭向欣 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2847-2865,共19页

与目前采用有机电解液的商业化锂离子电池相比,引入固体电解质的固态锂电池在同时提升电池能量密度和安全性方面具有巨大潜力,成为开发下一代锂电池的重点。在众多固体电解质材料中,石榴石型的锂镧锆氧(Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12),LLZO)... 与目前采用有机电解液的商业化锂离子电池相比,引入固体电解质的固态锂电池在同时提升电池能量密度和安全性方面具有巨大潜力,成为开发下一代锂电池的重点。在众多固体电解质材料中,石榴石型的锂镧锆氧(Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12),LLZO)凭借高锂离子电导率、优异的对锂稳定性和宽电化学窗口等优点受到广泛关注。然而,LLZO的引入带来诸多界面之间的突出问题,例如固固界面的物理接触、应力应变、电荷重新排布以及电化学稳定性等。这些问题不仅是影响电池性能的关键因素,而且带来了很多新的物理化学现象需要深入研究。因此,本文从LLZO基固体电解质与电极之间的外部界面和固体电解质及复合电极内部界面两个角度入手,依据本课题组多年的研究积累,结合领域内最新研究动态,详细讨论了:(1)LLZO基固体电解质粉体材料表面碳酸锂(Li_(2)CO_(3))的形成原因、对电化学性能的影响以及克服这一问题的手段;(2)LLZO基固体电解质层内部界面调控对锂离子电导率及电池电化学性能的影响;(3)LLZO/Li界面特性及Li在LLZO基陶瓷电解质中贯穿生长,深入探讨了诱导Li析出和生长的电场、电荷、应力应变等作用机制;(4)复合正极内部界面问题及其与电解质层外部接触界面的一体化构筑方法。希望通过本文对LLZO固态锂电池界面问题的关键科学和技术的分析总结,为构筑高导通高稳定界面,推动高性能固态锂电池发展提供思路。 展开更多

关键词 石榴石型固体电解质 固-固界面 电荷传输 界面调控 固态锂电池

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