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清华大学南策文院士AEM:薄型Li6PS5Cl基电解质实现20000次超长循环

公司新闻    2022-05-27 16:08
 

硫化物具有较高的离子电导率,基于硫化物电解质的全固态电池(ASSBs)引起了越来越多的兴趣。然而,对于ASSBs来说,保持高离子电导率的薄而坚固的固态硫化物电解质膜非常重要。鉴于此,清华大学南策文院士团队在期刊《Advanced Energy Materials》上发表了题为“Super Long-Cycling All-Solid-State Battery with Thin Li6PS5Cl-Based Electrolyte”的论文。

创新点

 

该研究以聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE))为骨架,采用静电纺丝-渗透-热压法制备了由Li6PS5Cl和聚偏氟乙烯-共聚三氟乙烯(P(VDF-TrFE))骨架组成的柔性复合固体电解质膜CSE。Li6PS5Cl与P(VDFTrFE)的相互作用确保了复合电解质膜在室温下具有较高的锂离子电(1.2 mS cm-1)和良好的机械延展性。

 

制备与表征

利用薄复合电解质膜、LiNbO3包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和Li6PS5Cl的复合正极以及锂-铟负极组装的纽扣式ASSB电池,显示出良好的循环性能。在室温下,在1.0 mA cm–2(即1.61 C)下,经过1000次循环后容量保持率为92%,甚至在20000次循环后容量保持率仍然达到71%。此外,研究人员还制备了具有高负载量的软包ASSB电池,以展示其在未来商业应用中的潜力和可行性。

 

Follow本工作

 

含硫化合物和过渡金属化合物因具有高离子导电性等优点,经常被用作电极材料。但是,这类纳米纤维材料如果在开放环境中制备,很有可能会发生氧化、水解等反应,影响产物的电化学性能,也使得材料的量效关系很难确定,实验数据波动大。

所以,做这个实验对电纺丝设备的要求很高。首先,水、氧环境要达到1ppm,避免含硫化合物在形成纳米结构的过程中变质。其次,实验环境要求绝对无尘,达到电子级封装要求,这样才能保持产品的稳定性。因此,实验设计好是前提,制备设备是关键。设备细节出问题,还找不出原因,不但影响实验进程,还得不到好的实验数据,那损失就太大了。想要follow南策文院士工作的,请看这里解决设备问题。

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北京永康乐业 ET-2535DE

 

延伸阅读

 

为了帮助大家更好的了解硫化物在电池材料方面的应用,笔者汇总了5篇相关的文献。想要做硫化合物用于电极材料的同学可以延伸阅读一下~

 

1、Yue-E Huang, et al., Constructing van der waals heterostructural sulfides PbTiS3 of reversible conversion-alloying mechanism for superior electrochemical lithium storage, 2021, Carbon, DOI: 10.1016/j.carbon.2021.09.024

 

2、Yew Von Lim, et al., Recent Tactics and Advances in the Application of Metal Sulfides as High‐Performance Anode Materials for Rechargeable Sodium‐Ion Batteries, 2020, Adv. Funct. Mater., DOI: 10.1002/adfm.202006761

 

 

3、Yibo Zhang, et al., Free-Standing Sulfide/Polymer Composite Solid Electrolyte Membranes with High Conductance for All-Solid-State Lithium Batteries, 2019, Energy Storage Mater., DOI: 10.1016/j.ensm.2019.10.020

 

4、Shuo Wang, et al., High-performance Li6PS5Cl-based all-solid-state lithium-ion batteries, 2019,  J. Mater. Chem. A, DOI: 10.1039/c9ta04289j

 

5、Xia Wang, et al., One-step synthesis of surface-enriched nickel cobalt sulfide nanoparticles on graphene for high-performance supercapacitors, 2016, Energy Storage Mater., DOI: 10.1016/j.ensm.2016.11.005