薄膜技术助力全固态锂离子电池

advs锂离子电池作为一种主流的电能存储技术已经被广泛的应用于生活和生产的各个方面。目前商用的锂离子电池所使用的电解液为易燃易爆的有机体系,随之而来的安全隐患越来越引起大家的关注。特别是作为新能源汽车的动力电池,其安全性一直受到质疑。基于无机电解质的全固态锂离子电池是解决安全问题的终极方案,同时它还具备其他多方面的优势,比如可以避免金属锂做负极时的枝晶偏析问题从而提升电池的容量和工作电压,可适用于柔性器件等。而实现全固态锂离子电池的关键在于开发性能优异的固态电解质材料。

最近,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室Xujie Lü(吕旭杰)博士、Quanxi Jia博士,纽约州立大学布法罗分校Gang Wu(武刚)教授和内华达大学Yusheng Zhao(赵予生)教授所在的科研团队在前期研究的基础上(J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 15042; Chem. Commun., 2014, 50, 4475),进一步利用自主设计的复合靶材,采用脉冲激光沉积技术生长了一种具有反钙钛矿结构的Li3OCl无机固态电解质薄膜。在没有优化成分的情况下,该薄膜的室温离子电导率达到2.0 × 10−4 S cm−1,比其块体材料的电导率高两个数量级。该团队首次将这种Li3OCl无机电解质薄膜和钴酸锂正极以及石墨负极组装成全固态锂离子薄膜电池,全电池的放电容量达到120 mA h g−1。这项工作为固态电解质材料的优化提供了一个新的思路,论证了通过有效的控制薄膜生长可以提升固态电解质的电导率。这对推动安全可靠的全固态锂离子电池的发展具有重要意义。相关研究论文发表在Advanced Science 上(http://dx.doi.org/10.1002/advs.201500359)

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