上海硅酸盐所在陶瓷基锂氟转换固态电池方面取

来源：硅酸盐学报 【在线投稿】栏目：综合新闻时间：2020-11-02

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该团队提出“烛焰（candle soot）烧烤陶瓷”模式改性LLZO/Li界面的策略，显著剪薄了陶瓷表面的钝化层，实现了“转换型”锂氟化物固态电池的超长可逆循环。LLZO在与空气接触后，易与空气中的水和二氧化碳反应，在表面形成包含LiOH和Li2CO3的钝化层，这一钝化层严重影响了Li与LLZO的接触，阻断了界面处的锂离子传输通道，导致电池的界面阻抗过大，电池性能严重受限。因此，钝化层的去除是目前LLZO/Li界面改性研究的重要方向之一。在此背景下，该团队提出一种简易的蜡烛火焰气相沉积手段，在蜡烛燃烧产生的高温环境下，LLZO表面的Li2CO3钝化层可以被表面沉积的蜡烛煤烟还原，具有多晶石墨化结构的煤烟炭黑层在锂化后可生成LiC6晶域，具有离子/电子混合导电性，有利于锂离子流在界面中间层的高通量传输。这种界面改性后的Li/CS-LLZO/FeF3固态电池表现出优异的长循环和倍率性能，其初始可逆容量可达500 mAh·g-1，循环寿命长达至少1500圈，在200 μA·cm-2电流密度下循环700圈后的可逆容量依然维持在201.0 mAh·g-1。陶瓷基固态Li-FeF3电池的循环性能甚至可超过文献报道的液态Li-FeF3体系。相关成果发表于ACS Applied Materials & Interfaces。

近期，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员李驰麟团队在陶瓷基固态电池的界面改性及其锂氟转换反应激活方面取得系列进展。

固态电池构架可以对正极端转换反应产物产生更好的界面限域效果，并能有效抑制活性物质在电解质中的溶解。此外，锂化的负极端界面夹层具有优异的混合导电性和界面润湿性，能有效抑制锂金属枝晶的生长。这些保证了陶瓷基锂氟转换固态电池的长循环性能，陶瓷基固态电解质拓展了氟基电池的未来发展方向。

相关成果的第一作者均为上海硅酸盐所在读博士生张阳。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、企业合作研发等项目的资助和支持。