清华李宝华揭示固态锂电池稳定运行秘密

清华李宝华教授揭示了固态锂电池稳定运行的秘密,即在LAGP与金属锂界面处引入凝胶电解质,能防止LAGP与金属锂发生反应,高效传导锂离子及减缓因锂金属体积效应带来的应力,实现混合固态锂电池在室温下的稳定运行。

锂电池图片

固态电解质的化学组成为Li(1+x)AlM2-x(PO4)3(M为Ge、Ti),简为LAGP及LATP。这两种固态电解质具有较高的热稳定性和力学性能,可消除活泼金属锂负极的安全问题。

其中LAGP类快离子导体存在对金属锂不稳定问题。因此,在LAGP与锂负极的界面应引入了凝胶电解质(3DGPE),使固态锂电池能稳定循环。该电池是以磷酸铁锂(LFP)为正极,金属锂为负极,有良好电化学性能(在1C电流密度下其放电容量为14mAhg-1,其在0.3C电流密度下循环300次后,容量保持率为91.2%)。同时,李宝华也证明了这种方法能高效抑制枝晶生长且具有传导离子能力。

3DGPE 能高效地且均匀地传导锂离子,有较好的力学性能及致密的结构可抑制枝晶的形成。在界面处3DGPE不仅阻碍LAGP与金属锂负极的直接接触,同时可提高离子传导,并抑制枝晶生长从而防止后续副反应的发生。另外,柔软的3DGPE能作为缓冲层释放锂负极在循环中因体积变化所产生的应力,保证固态锂电池稳定循环。

提到电池稳定运行,让我想起了美国研究员曾经表示可用氧化钨纳米材料作为负极,因为其有显著表面积、优异的稳定性能和导电性,也能保证电池稳定循环。

黄色氧化钨图片

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