新资料学院在《先进动力资料》上宣布封面文章
来源:逆火网 发表于2019-07-18 14:53:52 编辑:龙应台
摘要: 商用锂离子电池因为选用含有易燃有机溶剂的电解液,存在安全隐患。开展用固态电解质的全固态锂离子电池是提高电池安全性的可行技能途径。石榴石型

 

新资料学院在《先进动力资料》上宣布封面文章提醒固态锂电池临界电流密度与安全机制

 

新资料学院在《先进动力资料》上宣布封面文章提醒固态锂电池临界电流密度与安全机制

 

新资料学院在《先进动力资料》上宣布封面文章提醒固态锂电池临界电流密度与安全机制

 

新资料学院在《先进动力资料》上宣布封面文章提醒固态锂电池临界电流密度与安全机制

商用锂离子电池因为选用含有易燃有机溶剂的电解液,存在安全隐患。开展用固态电解质的全固态锂离子电池是提高电池安全性的可行技能途径。石榴石型固态电解质因高离子电导率、宽电化学窗口和对锂安稳而成为现在研讨中的热门资料之一。但是在某一电流密度下,锂枝晶会贯穿固态电解质,构成电池短路,该电流密度被称之为临界电流密度。低临界电流密度严峻限制了该类固态电解质的实践使用。北京大学深圳研讨生院新资料学院潘锋课题组在之前的作业中经过软触摸 (Adv. Energy Mater. 2019, 7, 1701437) 以及纳米潮湿效应(Adv. Mater, 2019, 1704436) 等概念,发明了较为安稳的电解质与金属锂的界面,然后按捺锂枝晶的成长。

《先进动力资料》封面

近来,新资料学院潘锋团队在世界闻名期刊《先进动力资料》上宣布题为“Revealing the Short-Circuiting Mechanism of Garnet-BasedSolid-State Electrolyte”(Advanced EnergyMaterials, IF = 21.875, 2019, 9, 1900671)封面文章,系统研讨了石榴石类固态电解质临界电流密度关键因素及该临界条件下发作短路的微观机制。

临界电流密度机制

研讨团队发现石榴石型Li7La2.75Ca0.25Zr1.75Nb0.25O12(LLCZN)中锂枝晶的成长延伸然后构成短路的现象源于流经LLCZN的电子对Li+离子的复原作用。发作短路的电流密度之所以存在临界的现象而不是一种简略的电流密度对时间的累计效应,则是源于LLCZN电子电导的非线性伏安特性曲线。在较低电压下,LLCZN电子电导率很低,少数的电子供给难以诱导发生锂枝晶。当外加电压大于某一阈值后,电子电导率急剧增大,很多供给的电子敏捷复原锂离子,构成锂枝晶,然后构成短路。经过在LLCZN颗粒外表包覆一层LiAlO2(LAO),电解质的电子电导率大大下降,然后可以较大地提高固态电解质的临界电流密度。

相对于传统的锂枝晶刺穿机理,研讨团队提出了新的石榴石型固态电解质的短路机理:在没有界面润饰的情况下,锂离子会与电子在晶界外表结合,构成金属锂,跟着电流增大,构成的速率或许会在某一个拐点敏捷变大,然后导致电解质瞬间短路;而经过界面润饰,按捺了电子在晶界外表的传输,然后大大下降了金属锂的构成。该作业为往后规划具有高临界电流的固态电解质供给了新的思路。

该研讨作业榜首作者是宋永利博士和杨卢奕博士,通讯作者是潘锋教授。该系列作业得到了国家资料基因工程要点研制方案、广东省要点实验室、深圳市科技立异委员会等项目的大力支持。

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