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m-xiang 发表于  2018-06-11 16:26:00 892字 ( 0/432)

北大在提高固态锂电池界面传输研究中取得重要进展

近日,北京大学深研院新材料学院潘锋教授课题组针对固态电池的固体-固体界面问题设计了一种新型的电化学稳定的MOF离子导体,将其和LLZO结合在一起,有效地改善了界面的Li离子迁移。这种离子导体(Li-IL@ MOF,命名为LIM)是多孔MOF和含锂离子液体(Li-IL)的混合物。作为SSB的离子导电剂,Li-IL可以通过MOF主体的开放孔道与LLZO颗粒表面直接接触,这能使不稳定的固态接触转换成纳米浸润的界面,促进锂离子传输。制备方法是简单地将LLZO粉末与20 %的LIM混合,然后在手套箱里用直径12mm的模具施加8T的压力压成片,混合的SSE在室温下表现出高的离子电导率(1×10-4 s/cm),并且具有宽的电化学窗口5.2V,且与Li金属负极具有良好的匹配性。当离子导体和LiCoO2(LCO)和LiFePO4(LFP)混合组装成SSBs后,可以在电池内部建立有效的Li+传输网络,从而在非常高的的活性物质负载量(15.9和12.4 mg/cm2)下,在室温25℃,可以实现低倍率0.1C的长期循环稳定。该工作近日发表在国际材料与能源领域顶级期刊Nano Energy(2018 49, 580p,影响因子为12.34)上。


这种通过将含锂离子的离子液体装载到MOF主体中来设计新颖的离子导体,并将其用于基于LLZO的固态电池中以降低界面电阻方法对于改善固态电解质与正负极之间的阻抗具有重要的借鉴意义,并且具有纳米润湿界面的离子导电剂为固态电池的制备也提供了新的思路。


该工作在潘锋教授指导下,由北京大学深圳研究生院新材料学院的王子奇博士后和王子剑博士生作为共同一作,在与团队紧密合作完成的。此工作的顺利开展得到了基于材料基因组的全固态电池国家重大专项、国家自然科学基金、中国博士后科学基金的支持。

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