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使用固態電解質（SSE）的固態鋰電池（SSLB）因其令人滿意的安全性和高能量密度而備受關注。對于進一步的實際應用，石榴石型Li_6.5La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂(LLZTO) SSE較低的室溫離子電導率（通常為?1×10^-3 S·cm^-1）仍然是一個重大挑戰。

在此，哈爾濱工業大學黃永憲教授等人采用一種新的固態燒結策略，通過引入La₂O₃納米顆粒促進晶粒的均勻分布，并沿晶界構建3D連續的鋰離子輸運網絡。La₂O₃納米顆粒作為第二相，抑制LLZTO晶粒的異常生長，減少孔隙缺陷以提高相對密度。

通過將過量的La₂O₃納米粒子與氣態Li₂O結合而合成LaLiO₂鋰離子導體，提供了連續的離子通路并提高鋰離子的電導率。鋰離子電導率達到1.1×10^-3 S·cm^-1（比純LLZTO電解質高64%），相對密度為98.1%。

圖1. 樣品的燒結過程示意圖和拉曼測量結果

驗證實驗表明，具有LiFePO₄正極的SSLB實現了優異的穩定循環性能，在室溫下600次長期循環 (0.5 C) 后具有128.8 mAh g^-1的高放電容量和超過 99% 的庫侖效率。

這項工作提供了一種可行的固態燒結方法，可以為SSLB的未來應用創建具有高性能的SSE。

圖2. 固態Li/LFP電池的電化學性能

Fast Li-ion transport pathways via 3D continuous networks in homogeneous garnet-type electrolyte for solid-state lithium batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.09.00

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哈工大黃永憲EnSM: 固態鋰電池均質石榴石型電解質中的快速鋰離子傳輸路徑

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