鋰離子固態電池固態電解質的合成和性能研究

鋰離子固態電池固態電解質的合成和性能研究

由于Li6PS5Cl具有較高的離子電導率，因此成為固態鋰電池中用于固態電解質合成的最佳材料之一。為了得到制備最好固態電解質的方法，研究了機械研磨時間對合成固態電解質結構和導電性的影響。機械設備以550r/min的轉速將Li6PS5Cl材料研磨8h，并在550℃高溫下進行熱處理，可以使其離子電導率高達1.1×103S/cm。將 Li6PS5Cl固態電解質與作為正極的碳硫化合物以及 Li、Li-Al和 Li-In 組合的負極進行組裝，可獲得全固態電池結構。將該電池通過CV（循環伏安法）試驗獲得0.4和～.0V之間的最佳充放電電壓值，并且其在第一次恒電流循環期間，就可以表現出大約1400mAh/g的超大容量，而在20個循環后其容量降低到低于400mAh/g。獲得的阻抗譜結果表明，容量衰減的起因與電極和電解質的界面電阻增加有關。

用Li6PS5Cl材料制備固態電解質時，研磨溫度為室溫。550℃高溫的熱處理是為了改善其結晶度。研究結果表明，Li由于其在電壓2.2V以上時表現出相對于Li/Li+不穩定的電化學反應，因此不適合作為Li6PS5Cl基固態電池的負極材料。Li-Al在循環充放電過程中其內阻會迅速上升，因此也不適合作為負極材料。Li-In表現出相對較好的可逆性和可循環性，因此該材料最佳。阻抗譜表明，固態電池循環性差的主要原因是由于固態電解質和陰極混合物在循環過程中導致其界面電阻的增加，其直接原因則可能是S和Li-In電極體積變化大。

刊名：Electrochimica Acat（英）

刊期：2016年第215期作者：Yu C et al

編譯：陳少帥