清華高等研究院康飛宇 混合SEI助力固態鋰金屬電池2200次迴圈!

Mondo 數碼 更新 2024-02-29

復合固體電解質(CSES)中的填料主要負責提高鋰離子的電導率,但對調節固體電解質介面(SEI)的形成作用不大。

圖1CSE的製備和表徵。

康飛宇,何豔兵,劉明,清華大學深圳國際研究生院提出了一種介面反應策略,將獨特的介電Nanbo3(NNO)填料與聚偏二氟乙烯(PVDF)基體(PNo)相結合,在Li-CSES介面上定製了一種魯棒的氟化Li-Na雜化SEI。 li0.025na0.975NBO3(LNo)由LNO中的Li+和Na+取代形成,取代的Na+參與SEI的形成。 富含 NAF LIF 的魯棒 SEI 表現出優異的導電性和高楊氏模量,可遷移 Li+ (801GPA),可在固態鋰金屬電池的高面容量下實現長期鋰沉積剝離迴圈。此外,介電NNO可以誘導PVDF形成高介電相,促進鋰鹽的解離,產生更多的移動Li+,從而產生PNNO-5(556 10-4 S cm-1)。

圖2LIF NAF-SEI雜交種的形成機理系統

結果,使用PNNO電解液的Li Li對稱電池在2 mAh cm-600的高面積容量下保持了3小時以上的長期迴圈。 固態NCM811鋰電池在2C下可穩定迴圈2200次,在-20°C下表現出優異的效能。 此外,固態NCM811鋰電池與高負載陰極(10 mg cm-2)搭配使用時,電池穩定性也顯著提高,為固態鋰金屬電池的商業化提供了巨大前景。 這項工作為開發安全穩定的固態鋰金屬電池提供了新的設計原理,該電池是復合固態電解質中介面工程的填料。

圖3固態NCM鋰電池的電化學效能。

dielectric filler-induced hybrid interphase enabling robust solid-state li metal batteries at high areal capacity. advanced materials 2023. doi: 10.1002/adma.202311195

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