孙学良/王建涛Sci. Adv.:固态卤化物电解质,通用湿化学合成新策略!

孙学良/王建涛Sci. Adv.:固态卤化物电解质,通用湿化学合成新策略!
用于全固态锂金属电池 (ASSLMBs) 的固态卤化物电解质由于其高离子电导率和高电压稳定性而引起了广泛关注。然而,由于金属卤化物容易水解,因此从液相合成卤化物电解质极具挑战性。

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图1. Li3YCl6的湿化学法合成及结构分析
在此,加拿大西安大略大学孙学良教授及国联汽车动力电池研究院王建涛教授等人受工业“氯化铵路线”的启发,报道了一种通用的铵辅助湿化学法来合成固态卤化物电解质。
基于该策略,作者成功合成了室温下离子电导率达到0.345 mS cm-1的Li3YCl6,还分别合成了Li3ScCl6、Li3YBr6和Li3ErCl6来证明其通用性。作者发现局部微应变引起的微观结构变化有利于Li+传输从而提高离子电导率,此外,通过将混合的电子/离子导电界面转变为锂离子导电界面,减轻了卤化物电解质与锂金属负极之间的界面不相容性。
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图2. 卤化物电解质和锂金属负极之间的界面稳定性
因此,作者成功构建了具有优异电化学性能(放电容量为139.1 mAh g-1,初始库仑效率(CE)高达98.1%)的卤化物基ASSLMB,这是首次报道具有优异电化学性能的卤化物基ASSLMB,消除了对其负极界面不相容性的相当大的担忧。
本研究为未来研究基于卤化物的具有高能量密度和出色安全性的ASSLMBs奠定了基础。

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图3. 基于卤化物电解质的ASSLMB的电化学性能
A universal wet-chemistry synthesis of solid-state halide electrolytes for all-solid-state lithium-metal batteries, Science Advances 2021. DOI: 10.1126/sciadv.abh1896

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