浙江大学AEM:以混合导电壳加速动力学实现高性能固态锂硫电池

高分子能源 · 公众号 · · 2024-02-04 08:15

正文

使用聚合物电解质的固态锂硫电池（SSLSBs）因其高比能量、易加工性和低成本而被认为是最有前途的储能系统之一。然而，固态硫转化动力学缓慢限制了其比密度，给实际应用带来了挑战。为了解决这一问题，本文制备了具有高混合电子/离子电导率的中空碳/ Li 1.4 Al 0.4 Ti 1.6 (PO 4 ) 3 纳米球（H-C/LATP）结构，作为制造高性能聚合物基固态锂离子电池的硫载体。由于加入了H-C/LATP硬壳，通过引入稳定的硫-H-C/LATP双相界面和增强的电荷转移行为，实现了具有加速动力学的局部硫转换。此外，H-C/LATP对锂多硫化物具有出色的吸收能力，从而抑制了固体电解质中的穿梭效应。因此，这种电池具有出色的循环稳定性和速率性能。组装的SSLSBs在第一次循环时的容量为1213.2 mAh g ⁻¹ ，在0.1 C下循环200 次后的容量为948.3 mAh g ⁻¹ 。这项研究为聚合物基SSLSBs的硫阴极设计提供了一条实用途径。

图文简介

不同柠檬酸浓度的三种代表性溶解结构对 H-C/LATP 电子中粒子分布和载流子传导模式的影响示意图

a) H-C/LATP的制备过程示意图 b) H-C/LATP-x的XRD图 c-e) LATP和H-C/LATP-x的高分辨率XPS光谱，包括 (c) Ti 2p、(d) P 2p和 (e) C 1s轨道。f) C/LATP-x的SEM和HRTEM图像。h) H-C/LATP-x室温下的离子导电率和电子导电率。

a）H-C/LATP-20的SEM、b）TEM和 c）HRTEM图像。d）H-C/LATP-20@S的SEM图像及其相应的S、Ti和C元素的EDS图谱。e）LATP（113）和石墨（001）分别对Li2S6的吸附能。f-g）H-C/LATP-20（f）和 LATP（g）在Li2S6溶液中浸泡12 小时后的Ti 2p XPS光谱。