為滿意能源需求,高容量鋰電池系統如鋰硫電池、鋰-空氣電池、鋰金屬電池等成為研討熱點。在這些系統中,鋰金屬負極存在許多問題:
(1)鋰枝晶的成長簡單引發短路,形成安全隱患;
(2)固體電解質界面膜(Solid electrolyteinter phase, SEI)的不安穩性,導致電解液的耗費并下降電池庫倫功率和循環壽數,這些問題嚴峻阻止了這些高容量電池系統的開展和實踐使用。
固態電解質具有較高的離子電導率和必定的機械強度,在很大程度上可進步鋰電池安全性,即便在全固態鋰電池(All-solid-state Li batteries,ASSLBs)中發作短路,不可燃的固態電解質也可防止著火和爆炸的發作。
別的,固態電解質可確保電池的高能量/功率密度和長循環壽數,在進步電池安穩性方面有很大開展潛力。但電解質-電極間往往有較大界面電阻,阻止了離子傳輸。
最近,Luo等經過在石榴石型固態電解質外表堆積硅層,實現電解質外表從疏鋰到親鋰的改變,減小固-固界面電阻,對進步鋰金屬電池的安全安穩性有重要意義。
試驗以Nb、Ca共摻雜Li7La3Zr2O12為研討系統,制備Li6.85La2.9Ca0.1Zr1.75Nb0.25O12(LLZ)固態電解質。其間Nb可安穩立方相,增強鋰離子傳導;Ca可下降燒結溫度。經過PECVD在外表堆積很薄的硅層,可使界面電阻減小7倍,并保持安穩的循環功能。該團隊還經過理論核算對該現象進行論證。
綜上,該作業提出經過堆積親鋰金屬可有效下降固態電解質-電極界面電阻,對進步鋰金屬電池的安全性具有指導意義。