具有FePS3电极的硫化物固态电解质全固态锂电池研究

具有FePS3电极的硫化物固态电解质全固态锂电池研究

在具有硫化物固体电解质的全固态锂电池中，使用了混合活性材料、固态电解质和导电添加剂的复合电极，以增强电池中锂离子的扩散性和电子传导性。然而，向复合电极中添加固态电解质和电子传导添加剂，则意味着减少电池中活性材料的量。提出用FePS3作为全固态锂电池的电极材料，而不是混合固态电解质和导电添加剂。

制备FePS3的过程为：由铁素体、红磷和硫反应合成出FePS3。首先，使用玛瑙研钵和研杵将3种物质的粉末混合；然后，将混合物放在真空的温度为998K的石英管中加热24h。为了除去反应后样品中多余的红磷和硫，首先需要将所得样品在真空温度为598K的石英管中加热20min；然后将所得产物放入玛瑙研钵中研磨，并使用孔径为100μm的筛子进行筛选，除去其中大于100μm的颗粒；最后使用具有CuK辐射源的X射线衍射仪记录FePS3粉末的X射线衍射（XRD）图案。通过能量色散X射线光谱扫描电子显微镜（SEM）研究所得FePS3粉末的形貌和组成。

研究结果表明，使用FePS3电极的全固态电池能够在室温条件和0.13mA/cm2的恒定电流密度下，表现出超过30个循环可逆的充放电行为，而且在第30个循环周期中，该电池的放电容量仍可达到107mAh/g。该结果与具有固态电解质和含有导电添加剂电极的电池结果相当，因此得知，任何固态电解质或含有导电添加剂的FePS3电极都不具有足够的锂离子扩散路径和电子传导性。

研究结果还表明，通过增加全固态电池中FePS3电极的量，可以增加电池容量。因此，在FePS3作为具有硫化物基固态电解质的全固态电池中，铁基电极是非常有潜力的。

刊名：Electrochimica Acta（英）

刊期：2017年第241期作者：Fujii Y.et al

编译：陈少帅