中國粉體網(wǎng)訊 近日，上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院/金屬基復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉河洲團(tuán)隊(duì)段華南副研究員領(lǐng)導(dǎo)的小組在知名期刊《Advanced Functional Materials》（2018年影響因子15.621）上發(fā)表了題為“Intrinsic lithiophilicity of Li-garnet-electrolytes enabling high-rate lithium cycling”的學(xué)術(shù)論文。論文的第一作者是材料學(xué)院碩士生鄭鴻鵬，通訊作者為段華南副研究員。
固態(tài)鋰電池有望解決傳統(tǒng)鋰離子電池中比能量與安全性之間的矛盾被認(rèn)為是下一代鋰電池的主要發(fā)展方向之一。固體電解質(zhì)為其中的關(guān)鍵材料。在諸多固體電解質(zhì)材料體系中，石榴石型固體電解質(zhì)（LLZO）以其高的離子電導(dǎo)率、良好的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性而備受關(guān)注。然而LLZO/Li界面阻抗過高是急需解決的難題之一。本工作中，段華南等人通過表面處理獲得了Li和LLZO之間優(yōu)異的潤濕性能（圖一）。
圖一（a-b）經(jīng)過表面處理之后的LLZO/Li的界面電鏡圖；（c-d）未經(jīng)過任何處理的LLZO/Li界面電鏡圖；（e）兩種不同方法下潤濕狀態(tài)實(shí)物對(duì)比圖。
室溫下，LLZO/Li界面電阻僅為6.95 ohm cm2；在0.1mA cm-2電流密度下，鋰鋰對(duì)稱電池實(shí)現(xiàn)了950小時(shí)的長時(shí)間循環(huán)。優(yōu)異的界面潤濕性也將臨界電流密度（CCD）提高至13.3mA cm-2，高出同行一個(gè)數(shù)量級(jí)！且電化學(xué)恒流循環(huán)過程沒有出現(xiàn)任何短路的跡象（圖二）。同時(shí)結(jié)合飛行時(shí)間-二次離子質(zhì)譜（ToF-SIMS）等多種先進(jìn)表征手段以及第一性原理計(jì)算（與密歇根學(xué)院朱虹老師合作），對(duì)其機(jī)理做出了解釋。此工作是LLZO/Li界面研究的一次突破，顯著提高了此界面的穩(wěn)定性和電流密度，在固體電解質(zhì)的應(yīng)用上邁出重要的一步。
圖二（a）Li/LLZO/Li對(duì)稱電池在室溫條件下的極限電流密度測(cè)試圖；（b-c） 對(duì)稱電池在不同條件下的循環(huán)性能圖。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）
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