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中汽创智联合中科大发表低成本硫化物电解质与全固态电池期刊论文
2024年08月13日


近日,中国科学技术大学马骋教授课题组联合中汽创智固态电池团队发布用于全固态电池的新型硫化物固态电解质。该材料在展示硫化物固态电解质固有优势的同时,具有其它硫化物固态电解质无法达到的、适合商业化的低廉成本。该成果以A Cost-Effective Sulfide Solid Electrolyte Li7P3S7.5O3.5 with Low Density and Excellent Anode Compatibility为题,发表在顶级核心期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》。

德国《Angew. Chem. Int. Ed.》期刊创刊于1888年,是综合化学领域的世界顶级学术期刊,中科院分区一区,影响因子16.6。收录的文章主要分布在有机化学、生命有机化学、材料学、高分子化学等领域,在业界享有极高的声誉。

Li7P3S7.5O3.5不仅具有硫化物固态电解质在离子电导率、密度、负极相容性方面的优势,并且不被此类材料的成本问题所困扰。与典型的硫化物固态电解质不同,LPSO的合成不需要昂贵的Li2S,而只需要廉价的Li2O和P2S5,并且其中Li2O还可以由更廉价的Li2CO3、LiOH、LiOH·H2O等化合物制取。如果以LiOH·H2O和P2S5作为原料计算,LPSO的原材料成本仅为$14.42/kg,不仅远低于其他的硫化物固态电解质(超过$195/kg),也远低于$50/kg的商业化门槛。

在此基础上,LPSO和Si负极的相容性在软包电池中得到了验证。由Si负极、单晶高镍三元正极LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2(scNMC811)、LPSO固态电解质组成的Si | LPSO | scNMC811全固态软包电池在60 °C,35 mA g−1下的首圈放电容量为138.5 mAh g−1,库伦效率94.68%。在更高的电流下(88.6 mA g-1),该电池也达到了92.6 mAh g−1的初始容量和89.12%的库仑效率。全固态Si | LPSO | scNMC811软包电池也展示了良好的循环稳定性。在60°C,其在18.3 mA g−1下循环120次后容量保持率为78.03%,在88.6 mA g−1下循环200次后容量保持率为89.29%。

具备以上独特优势的Li7P3S7.5O3.5固态电解质,将对实现全固态电池的商业化具有重要的推动作用。