与锂金属相容的基于LaCl 3的锂超离子导体
2023-04-06 21:36:52 点击:次
与锂金属相容的基于LaCl 3的锂超离子导体
无机超离子导体具有高离子电导率和出色的热稳定性,但它们与锂金属电极的界面相容性差,阻碍了其在全固态锂金属电池中的应用1 , 2。在这里,我们报告了一种基于 LaCl 3的锂超离子导体,它与锂金属电极具有出色的界面相容性。与 Li 3 MCl 6(M = Y、In、Sc 和 Ho)电解质晶格3、4、5、6相比,UCl 3型 LaCl 3晶格具有大的一维通道,可快速 Li +传导,La 空位通过 Ta 掺杂相互连接,形成三维 Li +迁移网络。优化的 Li 0.388 Ta 0.238 La 0.475 Cl 3电解质在 30 °C 时表现出 Li +电导率为 3.02 mS cm -1和 0.197 eV 的低活化能。它还会生成梯度界面钝化层,以稳定锂金属电极,使 Li-Li 对称电池 (1 mAh cm -2 )的长期循环超过 5,000 小时。当与未涂层的 LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2直接耦合时正极和裸锂金属负极,Li 0.388 Ta 0.238 La 0.475 Cl 3电解液可使固态电池循环运行100次以上,截止电压为4.35 V,面积容量超过1 mAh cm -2。我们还展示了镧系金属氯化物(LnCl 3 ;Ln = La、Ce、Nd、Sm 和 Gd)中的快速 Li +传导,这表明 LnCl 3固体电解质系统可以在导电性和实用性方面提供进一步的发展。