北京
來源：環(huán)球網(wǎng)
【環(huán)球網(wǎng)科技綜合報道】7月22日消息，據(jù)《ACS可持續(xù)化學(xué)與工程》（ACS Sustainable Chemistry & Engineering）報道稱，近期，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究團隊提出了一種電子—離子協(xié)同導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)（EICN）設(shè)計策略，開發(fā)出新型Li–Al–Si–Zn（ASZ@Li）四元合金負極，實現(xiàn)了全固態(tài)電池超快速充放電的優(yōu)異性能。
資料顯示，硫化物全固態(tài)電池因具有高能量密度和優(yōu)異安全性，被視為下一代動力電池的重要發(fā)展方向。然而，在高倍率充放電過程中，負極電子傳輸緩慢、鋰離子擴散受限、固—固界面持續(xù)退化以及枝晶生長等問題相互耦合，嚴重制約了全固態(tài)電池的倍率性能和循環(huán)壽命。
據(jù)介紹，上述新型合金負極由LiAl、LiZn和LiSi多相組成，其中LiAl相建立連續(xù)電子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，LiZn相促進鋰離子快速、均勻傳輸，富硅區(qū)域負責(zé)可逆儲鋰并緩沖體積變化，三者協(xié)同實現(xiàn)了電子導(dǎo)電、離子傳輸和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的統(tǒng)一。此外，該合金負極具備對硫化物電解質(zhì)的優(yōu)異化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性，無需人工SEI防護層。
在55℃下，ASZ@Li負極展現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，與Ni90正極組裝的全固態(tài)電池，在50C倍率下僅需72秒即可完成一次完整充放電，并保持105.6mAh g-1的高可逆容量。電池在20C倍率下，循環(huán)2050次后容量保持率達到80%；在50C倍率下，循環(huán)1460次后仍保持80%的容量。
EICN的作用機制分析發(fā)現(xiàn)，Al的引入提高了材料電子導(dǎo)電能力，Zn能夠增強材料親鋰性并降低鋰離子遷移勢壘，從而促進電子和鋰離子的協(xié)同快速傳輸。該設(shè)計可有效降低界面阻抗、抑制硫化物電解質(zhì)分解并維持穩(wěn)定的界面結(jié)構(gòu)，提升全固態(tài)電池在高倍率條件下的循環(huán)穩(wěn)定性。（青云）
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