新型鹵化物材料實現(xiàn)全固態(tài)電池超低溫穩(wěn)定運行。

10月10日獲悉，寧波東方理工大學(xué)講席教授孫學(xué)良聯(lián)合加拿大西安大略大學(xué)、美國馬里蘭大學(xué)等團隊，創(chuàng)制了新型超高離子電導(dǎo)率的鹵化物電解質(zhì)，并首次解析了鋰離子三維連續(xù)四面體傳輸路徑，實現(xiàn)了超低溫環(huán)境下全固態(tài)電池的常循環(huán)穩(wěn)定運行。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《科學(xué)》上。

作為全固態(tài)電池的核心材料之一，固態(tài)電解質(zhì)材料是目前研究的一大熱點。相較于硫化物存在界面問題、制造額外正極材料包覆層用于全固態(tài)電池的工藝復(fù)雜性等，鹵化物成為近年來新的關(guān)注方向。然而，無定形的含氧鹵化物由于結(jié)構(gòu)不明晰、難以通過實驗手段解析鋰離子傳導(dǎo)機制，成為進一步開發(fā)高離子電導(dǎo)率鹵化物電解質(zhì)的關(guān)鍵難題。

為了研發(fā)出理想的鹵化物固態(tài)電解質(zhì)材料，研究團隊創(chuàng)新地提出混合陰離子結(jié)構(gòu)設(shè)計策略，并通過共熔法，制備出高度結(jié)晶的含氧鹵化物L(fēng)i3Ta3O4Cl10?！颁囯x子從四面體到四面體傳導(dǎo)是傳輸能壘最低的方式之一，但該現(xiàn)象一直以來只片面地存在于硫化物電解質(zhì)中?！眻F隊成員、加拿大西安大略大學(xué)博士后趙斐鵬說，“鋰離子在該含氧鹵化物中實現(xiàn)了從四面體到四面體三維連續(xù)傳輸路徑，刷新了鹵化物基固態(tài)電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率紀(jì)錄，達到13.7毫西門子每厘米。”

研究表明，基于此構(gòu)建的全固態(tài)電池，在室溫條件下實現(xiàn)了3C高倍率充放電超過4000圈的穩(wěn)定循環(huán)。更為突出的是，在零下50攝氏度的極端低溫環(huán)境下，電池在0.1C電流密度下仍可穩(wěn)定循環(huán)超過2000圈，展現(xiàn)出色的低溫循環(huán)穩(wěn)定性和可靠性。

據(jù)了解，該研究為制備超穩(wěn)定全固態(tài)電池提供了新的技術(shù)路徑，有望加速全固態(tài)電池從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用。

來源：科技日報

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出品 | 中國能源報（cnenergy）

編輯丨趙方婷