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接近100%利用率!全固態鋰硫電池又迎來新突破

時間:2025-06-13

來源:OFweek鋰電網

導語:近日,美國阿貢國家實驗室徐桂良研究員、Khalil Amine教授等人在Science上發表了題為“Halide segregation to boost all-solid-state lithium-chalcogen batteries”的論文,報道了在各種含鹵素的固態電解質和高能量硫族化合物正極材料之間,通過超高轉速(UHS)混合過程中的機械化學反應實現的界面處鹵化物的普遍分離現象。

  具體看來,受混合鹵化物鈣鈦礦太陽能電池中光誘導相分離的啟發,研究人員觀察到在一系列含鹵素的SSEs和高能量硫族(S、Se、SeS2、Te)正極材料之間,通過2000 rpm的超高轉速混合實現了普遍的鹵化物分離。

  UHS混合產生的熱沖擊和剪切破碎的協同效應,使得在混合過程中能夠誘導機械化學反應,從而實現從含鹵素的SSEs中分離鹵化物,并在正極顆粒上均勻沉積。這種結構增強了電荷傳輸動力學,提高了界面穩定性,并減輕了固態電池的機械故障。

  使用低溫透射電子顯微鏡和同步輻射X射線衍射和光譜技術證實了鹵化物偏析的形成和有效性。

  制備的各種ASSLSBs在商業水平的面積容量下表現出接近100%的硫利用率和非凡的循環穩定性。

  接近100%的硫利用率是什么概念?據了解,盡管固態電解質(SSEs)的室溫離子電導率已取得進展,但電池性能仍受限于電極-SSE界面的電荷傳輸和化學機械穩定性。硫的電子和離子導電性差、體積膨脹大(約80%),導致循環后固-固界面的化學機械失效。目前改善ASSLSB電池性能的策略包括納米結構主體、催化劑、添加劑、摻雜、原子層沉積涂層和新的SSE,這些方法仍然存在界面離子傳輸緩慢的問題,導致硫利用率低(≤80%)和循環壽命不足。

  如今新的技術,解決了硫利用率低及循環壽命不足的問題。

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