锂离子固态电池固态电解质的合成和性能研究

锂离子固态电池固态电解质的合成和性能研究

由于Li6PS5Cl具有较高的离子电导率，因此成为固态锂电池中用于固态电解质合成的最佳材料之一。为了得到制备最好固态电解质的方法，研究了机械研磨时间对合成固态电解质结构和导电性的影响。机械设备以550r/min的转速将Li6PS5Cl材料研磨8h，并在550℃高温下进行热处理，可以使其离子电导率高达1.1×103S/cm。将 Li6PS5Cl固态电解质与作为正极的碳硫化合物以及 Li、Li-Al和 Li-In 组合的负极进行组装，可获得全固态电池结构。将该电池通过CV（循环伏安法）试验获得0.4和～.0V之间的最佳充放电电压值，并且其在第一次恒电流循环期间，就可以表现出大约1400mAh/g的超大容量，而在20个循环后其容量降低到低于400mAh/g。获得的阻抗谱结果表明，容量衰减的起因与电极和电解质的界面电阻增加有关。

用Li6PS5Cl材料制备固态电解质时，研磨温度为室温。550℃高温的热处理是为了改善其结晶度。研究结果表明，Li由于其在电压2.2V以上时表现出相对于Li/Li+不稳定的电化学反应，因此不适合作为Li6PS5Cl基固态电池的负极材料。Li-Al在循环充放电过程中其内阻会迅速上升，因此也不适合作为负极材料。Li-In表现出相对较好的可逆性和可循环性，因此该材料最佳。阻抗谱表明，固态电池循环性差的主要原因是由于固态电解质和阴极混合物在循环过程中导致其界面电阻的增加，其直接原因则可能是S和Li-In电极体积变化大。

刊名：Electrochimica Acat（英）

刊期：2016年第215期作者：Yu C et al

编译：陈少帅