孙学良院士课题组:实现具有超快离子导电率的溴基Argyrdoite电解质在固态电池中的应用

研究团队:加拿大西安大略大学孙学良院士团队
研究内容:利用Br取代部分Li6PS5Br组成中的S元素,系统的研究了不同取代组成的离子导电率变化,发现组成为Li5.5PS4.5Br1.5的电解质在Li7-xPS6-xBrx (x=0, 1.1, 1.2, 1.3,1.4, 1.5, 1.6, 1.7)系列组成中显示出最高的室温离子导电率(4.35 mS/cm)。并且采用变温阻抗和变温固态核磁技术分别从长程和局域扩散的角度证实了Br取代S能大幅度提高Argyrodite电解质的锂离子导电率。AIMD模拟计算结果证实,Br取代能降低锂离子向相邻锂位点的跃迁活化能。通过对合成过程烧结参数的优化,发现合成具有最佳离子导电率的Li5.5PS4.5Br1.5电解质的烧结温度为400℃。研究表明,Br取代不仅能提高锂离子导电率,还能改善电解质的对金属锂负极的兼容性。电化学测试表明,以Li5.5PS4.5Br1.5作为电解质组装的全固态锂金属电池能长循环工作,显示出较大的应用前景。
文献信息:Enabling ultrafast ionic conductivity in Br-based lithium argyrodite electrolytes for solid-state batteries with different anodes (Energy Storage Materials, 2020, DOI:10.1016/j.ensm.2020.04.014) [原文链接]

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