EES：硫化物基全固态电池的不同热失控机制

NavyLIu

2023-07-12

全固态电池（ASSB）是极具潜力的下一代储能装置。特别是，具有硫化物固态电解质（SE）的ASSB具有高导电性，其可与液体电解质（LE）相媲美。然而，对硫化物基ASSB的热失效缺乏基本的了解。在此，清华大学欧阳明高院士、任东生揭示了硫化物基ASSB的两种不同热失控（TR）机制，即气固反应和固-固反应。

本文要点：

1) 与具有脱锂LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM）阴极的Les相比，玻璃陶瓷（Li₃PS₄和Li₇P₃S₁₁）和晶体（Li₆PS₅C_l和Li₁₀GeP₁₂S₂）SE具有更大的发热，并且DSC-MS表征揭示了这一点，以及在复合阴极颗粒中也得到了证实。在气固反应的驱动下，玻璃陶瓷SE在200°C下被NCM阴极释放的O₂氧化，导致产生巨大的热量和有毒的SO₂气体。相反，结晶硫化物SE在200°C下对晶格O₂保持稳定，不会产生SO₂，并在300°C下与NCM阴极的分解产物（过渡金属氧化物等）发生固-固反应。

2) 非原位表征揭示了在高温下产生不同的分解产物，表明具有NCM的硫化物SE的不同失效途径。作者所提出的机制描述了硫化物SE结构、气体驱动的串扰反应和硫化物基ASSB TR过程中由于固体-固体接触引起的界面反应之间的关系。

参考文献：

Xinyu Rui et.al Distinct thermal runaway mechanisms of sulfide-based all-solid-state batteries EES 2023

DOI: 10.1039/D3EE00084B

https://doi.org/10.1039/D3EE00084B