李驰麟EES：石榴石固态电解质助力固态Li-FeF3电池

顶刊收割机 · 公众号 · · 2024-12-26 08:18

正文

【做计算找华算】 理论计算助攻顶刊，50000+成功案例，全职海归技术团队、正版商业软件版权！

全固态锂金属电池（AS-LMBs）作为一种有前途的下一代能源存储技术，因其高能量密度、长循环寿命和卓越的安全特性而受到关注。AS-LMBs的发展受到对更高效、更可靠的能源存储解决方案的需求推动，这些解决方案可广泛应用于电动汽车、电网规模能源存储和便携式电子设备。

在此， 中国科学院上海硅酸盐研究所李驰麟团队 提出了一种双重转换反应策略构建了混合离子-电子导电（MIEC）层。该层形成了紧凑的异质结构界面，能够有效调控锂离子和电子的扩散和传输，从而抑制锂枝晶的生长并显著延长循环寿命。

基于此，高载量转换型正极的全固态锂金属电池（AS-LMBs）展示出高容量和优异倍率性能。具体而言，该策略可实现超过10000小时的稳定循环，且在0.2 mA/cm²的电流密度下仅表现出约10 mV的低过电位和接近2.5 Ah/cm²的超高容量。

此外，该研究还展示了在超高电流密度712 mA/g下，可逆容量仍超过250 mAh/g的优异性能。

图1. Li-Li ₂ MoF ₆ -Cu@LLZTO界面表征

总之，该工作开发了一种双重转换反应策略以优化Li-石榴石（Li-LLZTO）界面。研究显示，所得的LiF/Cu-Mo MIEC界面提供了稳定的电子-离子传输通道，并能在循环过程中均匀化锂离子流动，抑制锂枝晶的形成。

得益于出色的Li/石榴石界面传输动力学，改性的对称电池展现出高达1.6 mA/cm²的高临界电流密度，并能在0.2 mA/cm²的电流密度下稳定循环超过10000小时，仅表现出约10 mV的低过电位和接近2.5 Ah/cm²的高容量。

此外，全固态Li-FeF ₃ 转换反应电池在高达6 mg/cm²的FeF ₃ 质量载量下，实现了300个循环后300 mAh/g的高比容量。即使在更高的712 mA/g电流密度下，可逆容量仍然超过250 mAh/g。因此，该项工作为基于转换正极的高能量全固态锂金属电池（AS-LMBs）系统的设计与构建提供了重要的参考。