AM综述:硫化物基固态电解质-全固态电池的合成、稳定性和潜力
Yolerz Yolerz 2019-08-27

由于其高离子电导率和适用于层压的力学特征,硫化物复合材料作为全固态电池中的固体电解质受到越来越多的关注。它们较小的电负性、与Li离子的结合能和较大的原子半径提供了高离子电导率,使其在实际应用中具有吸引力。近年来,已经做了很多努力来开发高性能硫化物固态电解质(SSE)。然而,硫化物固态电解质仍面临许多挑战,包括:1)需要更高的稳定性电压窗口,2)更好的电极-电解质界面和空气稳定性,3)用于大规模制造的低成本的方法。

 

美国东北大学有限责任公司Peter Aurora和东北大学Hongli Zhu团队综述了关于硫化物固态电解质的性质(结构和化学)、合成以及基于硫化物的全固态电池的全面进展,包括电化学和化学稳定性、界面稳定化及其在高性能和安全的储能体系中的应用。

 

作者首先系统地介绍了几种硫化物SSE系统,包括Li–P–S (LPS)玻璃,LPS玻璃陶瓷,argyrodite Li6PS5X(X = Cl,Br和I),以及thio-LISICONs Li4-xGe1-xPxS4-x和Li11-xM2-xP1+xS12(M = Ge,Sn和Si)化合物。总结了这些硫化物体系的离子电导率,并基于晶体结构阐明了离子传导机制,并分析了不同合成过程的优缺点及其对离子电导率的影响。此外,作者强调了硫化物对Li金属、正极材料和潮湿空气下展示出的固有电化学和化学稳定性,还提供了相应的方法来改善硫化物的化学相容性。


在全固态电池ASSB部分,研究者总结了过去10年发表的ASSB有希望的结果,作者认为这对于了解硫化物基ASSB目前的研究进展至关重要。最后,回顾了有关可扩展生产硫化物基ASSB的潜在方法的相关报道,为大规模生产和应用ASSB提供了良好的理解。


Qing Zhang, Daxian Cao, Yi Ma, Avi Natan, Peter Aurora, Hongli Zhu, Sulfide‐Based Solid‐State Electrolytes: Synthesis, Stability, and Potential for All‐Solid‐State Batteries, Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201901131

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201901131

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