高性能全固态电池Li_(7-x)PS_(6-x)Cl_(x)电解质中氯含量的优化

作     者：朱骏昌 刘汉周 胡雅琪 林园园 吴壮志 卢洋 张宗良 刘芳洋 ZHU Junchang;LIU Hanzhou;HU Yaqi;LIN Yuanyuan;WU Zhuangzhi;LU Yang;ZHANG Zhongliang;LIU Fangyang

作者机构：中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学冶金与环境学院长沙410083 中南大学先进电池材料教育部工程研究中心长沙410083 中南大学增值冶金湖南省重点实验室长沙410083 中南大学国家能源金属资源与新材料重点实验室长沙410083 

出 版 物：《中国有色金属学报》 (The Chinese Journal of Nonferrous Metals)

年 卷 期：2024年第34卷第9期

页      面：3076-3091页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：湖南省重点研发计划资助项目(2023GK2016) 

主　　题：硫化物固态电解质 Li_(7-x)PS_(6-x)Cl_(x) 全固态电池 氯取代 弛豫时间分布 

摘      要：在全固态电池快速发展的背景下,硫银锗矿型电解质Li_(6)PS_(5)Cl因其高离子导率、加工性能好等特点备受瞩目。电解质中的氯取代显著影响其离子电导率和稳定性等特性,但调节氯含量对界面影响的研究仍有待完善。本文采用固相烧结法制备了x=1.0~1.5的Li_(7-x)PS_(6-x)Cl_(x)电解质,评估氯含量(x=1.0~1.5所对应的氯摩尔分数分别为25%~37.5%)对其理化性质的影响。此外,基于电解质在电池不同部件中的性能表现,结合X光电子能谱与阻抗弛豫时间分布等,系统评估氯含量对界面与性能的影响。Li_(5.7)PS_(4.7)Cl_(1.3)材料在正极中展现出优秀的倍率性能;而对于电解质层,高氯含量材料Li_(5.5)PS_(4.5)Cl_(1.5)将导致正、负极界面劣化,降低循环性能。通过调控氯含量,可平衡离子电导与界面反应,从而提升综合性能。所组装的LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)@Li_(5.7)PS_(4.7)Cl_(1.3)|Li_(6)PS_(5)Cl|LiIn电池,在20 mg/cm^(2)载量、0.5C倍率循环300圈后仍有132.8 mA·h/g的比容量。