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实现全固态锂电池新突破青岛能源所开发均质化正极材料

电池中国 · 公众号 · 科技自媒体 · 2024-12-24 14:27

主要观点总结

中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心研究团队在LiTi₂(PS₄)₃的材料调控方面取得突破，设计出均质化正极材料，解决了全固态锂电池复合正极的难题。该材料具有高离子电导率、高电子电导率和高放电比容量，体积形变低，有助于全固态锂电池的快速商业化。相关研究成果发表在《自然-能源》杂志上。

关键观点总结

关键观点1: 研究团队成功设计出均质化正极材料

该材料兼具高离子电导率、高电子电导率和高放电比容量，解决了全固态锂电池的难题。

关键观点2: 均质化正极材料的体积形变低于传统层状氧化物正极材料

低的体积形变保证了电池在充放电过程中结构的稳定性。

关键观点3: 全固态锂电池在5000圈循环后保持初始容量的80%

该均质化正极策略有助于全固态锂电池的快速商业化，对开发高能量密度、长使用寿命的储能设备具有重要意义。

关键观点4: 研究成果发表在《自然-能源》杂志上

该文章提供了关于复合正极和均质化正极在充电过程中微观结构演变示意图，为行业提供了重要的参考。

正文

来源 | 新能源ceo驿站

近期，中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心在研究员崔光磊带领下，由鞠江伟、崔龙飞、张舒等开创性设计出均质化正极材料，颠覆了全固态锂电池复合正极的范式，解决了上述难题，在实验中制备出兼具高能量密度和长循环寿命的全固态锂电池。

研究团队通过调控LiTi ₂ (PS ₄ ) ₃ 的电导率和充放电容量，成功合成出兼具高离子电导率（0.2 mS cm ⁻¹ ）、高电子电导率（225 mS cm ⁻¹ ）和高放电比容量（250 mA h g ⁻¹ ）的Li _1.75 Ti ₂ (Ge _0.25 P _0.75 S _3.8 Se _0.2 ) ₃ 。

该材料的离子和电子电导率高于传统层状氧化物正极材料1000倍以上，比容量超过目前的高镍正极材料。同时，该材料在充放电过程中仅发生1.2%的体积形变，低于传统层状氧化物正极材料的50%。高的电导率可确保正极在不添加导电助剂的情况下正常充放电，低的体积形变保证了电池在充放电过程中结构的稳定性。研究发现，以100%活性材料构筑的全固态锂电池在5000圈循环后保持初始容量的80%，其390 Wh/kg的高能量密度是目前所报道长循环全固态锂电池的1.3倍。该均质化正极策略将有助力于全固态锂电池的快速商业化，对开发高能量密度、长使用寿命的储能设备具有重要意义。

复合正极和均质化正极在充电过程中微观结构演变示意图

相关研究成果以A cathode homogenization strategy for enabling long-cycle-life all-solid-state lithium batteries为题，发表在《自然-能源》（Nature Energy）上。

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