采用sb基银晶石掺杂制备全固态锂金属电池用高性能p基银晶石硫化物电解质

点击左上角“锂电联盟会长”，即可关注！

标题：High performance P-based argyrodite sulfide electrolyte enabled by Sb-based argyrodite doping for all-solid-state lithium metal batteries

作者：Zhihui Ma,a Ping Li,*a Jie Shi,a Feng Sun,a Yidi Fu,a Zhen Wang,a Yixing Fang,a Junmei Han,a Xuanhui Qua

期刊：Journal of Materials Chemistry A

网址：DOI: 10.1039/D4TA03873H

图1所示。(a)优化后的LPSC-x(0≤x≤0.1)电解质合成工艺示意图;(b) LPSC-x(0≤x≤0.1)电解质的x射线衍射图;(c)为(b)在2θ 29°~32.5°范围内的放大图;(d) LPSC-0.05电解质的I 3d、Sb 3d和Sn 3d XPS光谱;(e)代表性LPSC-0.05电解质的Rietveld细化。

图2所示。(a) LPSC-x(0.0≤x≤0.1)电解质测得的锂离子电导率Arrhenius图;(b)离子电导率(30℃)和不同取代率下的活化能;通过DFT计算LPSC-0和LPSC-0.05在笼内(c)和笼间跳跃(d)时的Li+扩散势垒能。

图3所示。30℃下Li/SSEs/Li对称电池的电化学性能。(a) Li/LPSC-0/Li电池和(b) Li/LPSC-0.05/Li电池常温下临界电流密度测试(c)电流密度为0.1 mA cm-2时，Li/LPSC-0.05/Li对称电池的电压曲线和阻抗谱随恒流循环时间的变化规律;(e)基于LPSC-0.05电解质的锂对称电池在0.5 mA cm-2和0.5 mAh cm-2下的恒流循环性能。

图4所示。在0.1 mA cm-2下恒流循环96 h前后，Li对称电池在Li/LPSC-0和Li/LPSC-0.05界面上的(a) Li 1s和(b) S 2p XPS光谱对比图;(c) Li/LPSC-0和Li/LPSC-0.05界面恶化/改善机制示意图。

图5所示。30°C (1C=170 mA g-1)下，在2.6~4.4 V (vs. Li/Li+)范围内循环NCM811@Li2O/LPSC-0.05/Li电池的电化学性能。(a) 0.1C时的恒流充放电曲线;(b) aslmb在0.1C时的循环性能;(c) NCM811@Li2O/LPSC-0.05/Li电池在0.1C循环前后的阻抗谱;(d) asslmb的速率能力和随后的循环性能。

图6所示。(a) LPSC-0、LPSC-0.05和LSSSI样品暴露在潮湿空气中(~28% RH, 25°C)时产生的H2S数量;空气暴露(~28% RH, 25°C) 60 min后LPSC-0和LPSC-0.05电解质的整体性能比较。(b)空气暴露LPSC-0和LPSC-0.05的x射线衍射图;(c)空气暴露前后LPSC-0和LPSC-0.05的拉曼光谱;(d) PS4和(P,Sn,Sb)S4单元在潮湿空气中的分解示意图;(e)空气暴露LPSC-0和LPSC-0.05的阿伦尼乌斯图;(f)使用空气暴露的LPSC-0和LPSC-0.05作为asslb层的速率能力和循环性能。

一、背景

• 本文研究背景：随着全球对可持续能源的需求增加，开发新材料以提高能源效率和可持续性变得至关重要。
• 对相关研究工作的简述及评价：
• 现有材料在能量转换和存储方面的性能有限，亟需改进。
• 许多研究集中于传统材料的优化，但缺乏对新型材料的系统性探索。
• 相关研究多集中于单一功能，缺乏多功能材料的开发。
• 本文创新动机：旨在探索新型材料的设计与合成，以实现更高效的能量转换和存储，推动可持续发展目标的实现。

二、方法

论文贡献点

1. 材料创新: 本文探讨了新型材料在能源和可持续发展领域的应用，强调了其在提高能效和降低环境影响方面的重要性。
2. 多学科交叉: 研究结合了化学、材料科学和工程学的知识，为解决能源问题提供了多角度的视野。
3. 前沿技术: 介绍了最新的材料合成和表征技术，推动了相关领域的研究进展。

局限性

1. 实验验证不足: 尽管提出了多种新材料的潜在应用，但缺乏大规模实验验证，可能影响实际应用的可行性。
2. 环境影响评估: 对材料的生命周期和环境影响的评估相对较少，未能全面反映其可持续性。
3. 市场应用前景: 对于新材料的市场化应用和经济性分析缺乏深入探讨，可能限制其推广。

总结结论