北科大范丽珍AEM:无溶剂法合成超薄柔性不燃石榴石型复合固态电解质

北2北

2020-02-06

     具有不燃性、高离子电导、低界面阻抗的超薄固态电解质对于开发新型安全高比能二次锂电池十分关键。近日，北京科技大学的范丽珍教授团队通过简单的无溶剂研磨方法制备了聚四氟乙烯（PTFE）粘结剂交联的Li_6.75La₃Zr_1.75Ta_0.25O₁₂(LLZTO)三维自支撑框架。研究人员用丁二腈固态电解质对这种三维LLZTO固态电解质框架进行了填充得到了基于石榴石的复合固态电解质。得益于复合电解质中高含量（80.4%）的石榴石型电解质和PTFE粘结剂的耐热性，这种具有不燃性和可加工性的复合柔性固态电解质的电化学稳定窗口高达4.8V，锂离子迁移数高达0.53。复合固态电解质中LLZTO颗粒与丁二腈之间的锂离子传输通道以及柔软的电极-电解质界面共同助力该电解质的室温离子电导率高达1.2×10^-4S/cm。因此，在0.1mA/cm²的电流密度下，Li//Li对称电池可以稳定循环长达500h。此外，基于这种超薄柔性固态电解质的Li//LiFePO₄全电池和Li//LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂全电池的放电比容量分别高达153mAh/g和158mAh/g，且在室温下具有良好的循环稳定性。

Taoli Jiang, Lizhen Fan et al, Solvent-Free Synthesis of Thin, Flexible, Nonflammable Garnet-Based Composite Solid Electrolyte for All-Solid-State Lithium Batteries, Advanced Energy Materials, 2020

DOI: 10.1002/aenm.201903376

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201903376