鈉超離子導體(NASICON)型Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)是最有前景的固態電解質(SSEs)之一,因為它具有高鋰離子電導率、高空氣穩定性、并且成本低。然而,由于LATP與鋰金屬的高度不相容性,LATP的應用較少。
復旦大學夏永姚、新加坡材料研究工程研究所Xiaowei Wang等提出了一種簡便且廉價的噴涂方法,以在LATP上構建一個商業氮化硼基脫模劑(BNRA)的薄3D有機/無機復合層。
圖1. BNRA界面層的制備和表征
BNRA界面層具有出色的機械強度和可觀的柔韌性,可將LATP與鋰負極的還原隔離開來,結果BNRA修飾的LATP在脫鋰過程后沒有檢測到Ti4+的還原產物,證明它可以解決LATP的鋰不相容問題。此外,BNRA中的N原子高度親鋰,允許在Li/BNRA-LATP界面上原位形成Li-N,從而在LATP電解質和鋰負極之間形成穩定的Li+離子導電介質。
圖2. 對稱電池性能
因此,與在貧鋰鋰/鋰對稱電池(2 μm)中無法支持鋰剝離-沉積過程的裸LATP相比,BNRA-LATP運行時間約為1800小時。組裝的貧鋰LiFePO4(LFP)/BNRA-LATP/Li固態電池在0.5 C時提供了150.9 mAh g–1的比容量,經過500次循環后容量保持率為92.0%。
此外,BNRA層通過快速的面內熱分散消除了基于LATP的固態電池的熱失控風險。這項工作展示了一種針對鋰不相容性和熱失控問題的簡便LATP保護策略,并確定了界面形成機制,實現了對高性能低成本SSE的追求。
圖3. 全電池性能
Boron Nitride-Based Release Agent Coating Stabilizes Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3/Li Interface with Superior Lean-Lithium Electrochemical Performance and Thermal Stability. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202201136
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