鋰離子固態(tài)電池固態(tài)電解質(zhì)的合成和性能研究

由于Li6PS5Cl具有較高的離子電導(dǎo)率，因此成為固態(tài)鋰電池中用于固態(tài)電解質(zhì)合成的最佳材料之一。為了得到制備最好固態(tài)電解質(zhì)的方法，研究了機(jī)械研磨時(shí)間對(duì)合成固態(tài)電解質(zhì)結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性的影響。機(jī)械設(shè)備以550r/min的轉(zhuǎn)速將Li6PS5Cl材料研磨8h，并在550℃高溫下進(jìn)行熱處理，可以使其離子電導(dǎo)率高達(dá)1.1×103S/cm。將 Li6PS5Cl固態(tài)電解質(zhì)與作為正極的碳硫化合物以及 Li、Li-Al和 Li-In 組合的負(fù)極進(jìn)行組裝，可獲得全固態(tài)電池結(jié)構(gòu)。將該電池通過CV（循環(huán)伏安法）試驗(yàn)獲得0.4和～.0V之間的最佳充放電電壓值，并且其在第一次恒電流循環(huán)期間，就可以表現(xiàn)出大約1400mAh/g的超大容量，而在20個(gè)循環(huán)后其容量降低到低于400mAh/g。獲得的阻抗譜結(jié)果表明，容量衰減的起因與電極和電解質(zhì)的界面電阻增加有關(guān)。

用Li6PS5Cl材料制備固態(tài)電解質(zhì)時(shí)，研磨溫度為室溫。550℃高溫的熱處理是為了改善其結(jié)晶度。研究結(jié)果表明，Li由于其在電壓2.2V以上時(shí)表現(xiàn)出相對(duì)于Li/Li+不穩(wěn)定的電化學(xué)反應(yīng)，因此不適合作為Li6PS5Cl基固態(tài)電池的負(fù)極材料。Li-Al在循環(huán)充放電過程中其內(nèi)阻會(huì)迅速上升，因此也不適合作為負(fù)極材料。Li-In表現(xiàn)出相對(duì)較好的可逆性和可循環(huán)性，因此該材料最佳。阻抗譜表明，固態(tài)電池循環(huán)性差的主要原因是由于固態(tài)電解質(zhì)和陰極混合物在循環(huán)過程中導(dǎo)致其界面電阻的增加，其直接原因則可能是S和Li-In電極體積變化大。

刊名：Electrochimica Acat（英）

刊期：2016年第215期作者：Yu C et al

編譯：陳少帥