本项研究发现各种硫化物电解质材料均有着较窄的电化学稳定窗口,对应的氧化极限(~2.2 V)与磷酸铁锂正极的Fe/Fe(~3.45 V)氧化还原电势之间有较大的间隔;此外,硫化物材料也较易与磷酸铁锂发生化学反应。因此,硫化物-磷酸铁锂界面系统有着本征的(电)化学不兼容性(图2),会严重影响电池的性能。
图2 硫化物固态电解质材料的电化学窗口及与磷酸铁锂正负极的匹配度。 1、本项研究筛选得到了41种有应用前景的镀层材料。图3展示了若干可用于镀层的氧化物材料,这些材料具有优异的化学稳定性和电化学稳定性,且可以传导锂离子。文章中还针对聚阴离子、氟化物、氯化物等体系开展了细致的探索,并给出来候选材料列表。文章展示出通过海量数据搜寻应用材料的实际案例,为全固态电池发展提供了思路。
图3 可用于镀层的氧化物材料及其电化学稳定性 2、该成果以“”(《基于硫化物电解质的磷酸铁锂全固态电池中的电化学、化学稳定界面》)为题,发表在英国皇家化学会期刊Journal of Materials Chemistry A,被选为“JMCA HOT Papers”。文章的通讯作者是孟胜、刘淼研究员,第一作者是博士生芦腾龙。本工作得到了中国科学院等基金的支持。
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