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?中科大馬騁Nat. Cummun.：一種用于鋰電池的經(jīng)濟(jì)高效且耐濕的氯化物固態(tài)電解質(zhì)

鋰離子導(dǎo)電氯化物固態(tài)電解質(zhì)因其高離子電導(dǎo)率、可變形性和氧化穩(wěn)定性等物理化學(xué)特性而受到廣泛關(guān)注。然而，原材料昂貴，大規(guī)模使用這類無(wú)機(jī)超離子導(dǎo)體似乎不太可能。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)馬騁等人報(bào)道了一種具有成本效益的氯化物固態(tài)電解質(zhì)Li₂ZrCl₆。

圖1 Li₂ZrCl₆和最先進(jìn)的氯化物固態(tài)電解質(zhì)的原材料成本

研究發(fā)現(xiàn)50 μm厚的Li₂ZrCl₆的原材料成本為$1.38/m²，遠(yuǎn)低于Li₃YCl₆（$23.05/m²），即文獻(xiàn)中最便宜的氯化物體系，也遠(yuǎn)低于具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的全固態(tài)電池的閾值（$10/m²）。但其仍能同時(shí)實(shí)現(xiàn)高離子電導(dǎo)率（室溫下為0.81 mS cm^–1）、可變形性以及與4V級(jí)正極的兼容性。

圖2 Li-In | LPSCl-LZC?|?LiCO₂電池的電化學(xué)性能

此外，Li₂ZrCl₆還表現(xiàn)出耐濕性，在暴露于5%相對(duì)濕度的大氣中后，沒(méi)有吸濕或電導(dǎo)率下降的跡象。通過(guò)將Li₂ZrCl₆與Li-In負(fù)極和單晶LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂正極相結(jié)合，作者報(bào)道了一種室溫全固態(tài)電池，其在200 mA g^–1下穩(wěn)定的比容量約為150 mAh g^-1，并可循環(huán)200次。

圖3 Li-In?|?LPSCl-LZC?|?NMC811電池的電化學(xué)性能

A cost-effective and humidity-tolerant chloride solid electrolyte for lithium batteries. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24697-2

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