物理化学学报 >> 2021, Vol. 37 >> Issue (12): 2104003.doi: 10.3866/PKU.WHXB202104003
赵江辉1,2, 谢茂玲3, 张海洋2, 易若玮2, 胡晨吉2,4, 康拓2, 郑磊1,2, 崔瑞广2, 陈宏伟3, 沈炎宾1,2,*(), 陈立桅2,4
收稿日期:
2021-04-01
录用日期:
2021-04-23
发布日期:
2021-04-28
通讯作者:
沈炎宾
E-mail:ybshen2017@sinano.ac.cn
作者简介:
第一联系人:† These authors contributed equally to this work.
基金资助:
Jianghui Zhao1,2, Maoling Xie3, Haiyang Zhang2, Ruowei Yi2, Chenji Hu2,4, Tuo Kang2, Lei Zheng1,2, Ruiguang Cui2, Hongwei Chen3, Yanbin Shen1,2,*(), Liwei Chen2,4
Received:
2021-04-01
Accepted:
2021-04-23
Published:
2021-04-28
Contact:
Yanbin Shen
E-mail:ybshen2017@sinano.ac.cn
About author:
Yanbin Shen, Email: ybshen2017@sinano.ac.cn; Tel.: +86-512-62872503Supported by:
摘要:
固态锂电池由于其安全特性与良好的电化学性能而备受关注。但电极内锂离子传导通道不顺畅及电极-电解质界面接触阻抗大以及界面发生副反应等问题仍然阻碍着固态电池的实际应用。本工作在电极内部及电极与Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3 (LAGP)电解质之间原位聚合碳酸亚乙烯酯固态聚合物电解质(PVC-SPE),构建了正极内部的离子传导网络,改善了电解质-电极界面的接触,而且还有效阻止了锂负极与LAGP电解质之间的副反应。Li | LAGP | LiFePO4固态电池具有良好的循环性能和倍率充放电性能,0.2C循环200次仍有98%的容量保持率,3C倍率放电容量是0.2C容量的72.4%。这种原位聚合制备高性能固态电池有希望成为解决界面问题与构建电极内离子传导网络的方法。
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Fig 1
(a) The schematic illustration for the interface and the cathode ion-conducting pathway design of an in situ PVC-SPE polymerization procedure; (b) the digital optical photographs of the precursor solution and PVC-SPE solid electrolyte after thermal polymerization; (c) FTIR spectra of VC, PVC, LiTFSI, and in situ formed PVC-SPE; (d) XRD spectra of the pristine LAGP pellet and the PVC-SPE."
Fig 2
The ionic conductivity against the temperature of the PVC-SPE (a) and the Nyquist plot of the LAGP electrolyte (b); linear sweep voltammetry profiles of VC/LiTFSI and PVC-SPE at 0.5 mV·s-1 at 25 ℃ (c); voltage profiles of Li | LAGP | Li and in situ PVC-SPE modified Li | LAGP | Li batteries at a current density of 0.05 mA cm-2 at room temperature (d)."
Fig 3
The SEM images showing the morphology of the Li metal anode obtained from in situ PVC-SPE modified Li | LAGP | Li cells (a) and the unmodified Li | LAGP | Li cell (b) after 50 cycles; the in-depth XPS spectra of Li 1s on the surface of Li metal anodes obtained from in situ PVC-SPE modified Li | LAGP | Li (c) and unmodified Li | LAGP | Li (d) cell after 20 cycles; the XPS spectrum of Ge 3d on the surface of LAGP pellets obtained from the in-situ PVC-SPE modified Li | LAGP | Li (e) and unmodified Li | LAGP | Li (f) cell after 20 cycles."
Fig 4
The SEM images showing the morphology of the pristine LiFePO4 cathode (a) and the morphology of the in situ PVC-SPE modified LiFePO4 electrode (b); the long-term cycling performance of the in situ and ex situ PVC-SPE modified Li | LAGP | LiFePO4 solid-state batteries at 0.2C rate (c) and the corresponding galvanostatic charge-discharge profiles of the in-situ PVC-SPE modified Li | LAGP | LiFePO4 battery (d); rate performance of the in-situ PVC-SPE modified Li | LAGP | LiFePO4 battery (e) and the corresponding voltage profiles of the in situ PVC-SPE modified Li | LAGP | LiFePO4 battery at different C-rates (f)."
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