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得鹵化物固態(tài)電解質(zhì)者得天下,實(shí)用化前還要解決哪些挑戰? 原文鏈接:https://www.xianjichina.com/special/detail_539605.html 來(lái)源:賢集網(wǎng) 著(zhù)作權歸作者所有。商業(yè)轉載請聯(lián)系作者獲得授權,非商業(yè)轉載請注明出處。

  • 發(fā)表時(shí)間:2023-02-12
目前,已報道的室溫鋰離子電導率接近甚至超過(guò)液態(tài)電解質(zhì)水平(10-2 S cm-1)的固態(tài)電解質(zhì)有氧化物電解質(zhì)和硫化物電解質(zhì)這兩類(lèi)材料。然而,氧化物固態(tài)電解質(zhì)受限于其超高的燒結溫度和較差的機械加工性能;硫化物固態(tài)電解質(zhì)則存在電化學(xué)窗口較窄,與正極材料兼容性較低,且在潮濕環(huán)境下極易分解產(chǎn)生H2S氣體。氧化物和硫化物固態(tài)電解質(zhì)存在的上述問(wèn)題限制了它們在全固態(tài)電池領(lǐng)域的應用。

1、鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展過(guò)程
鹵化物固態(tài)電解質(zhì)一般是指具有鹵素陰離子框架的離子導體,1930年鹵化鋰(LiX,X=F,Cl,Br,I)已經(jīng)被證明具有低的鋰離子電導率;诖,Rao等人在1969年報道了以L(fǎng)iI作為電解質(zhì)的Li/LiI/I與Li/LiI/AgI/Ag固態(tài)鋰電池。然而,該電池由于在正極與電解質(zhì)界面發(fā)生的嚴重極化導致無(wú)法反復充放電。

2、鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的性能優(yōu)勢
相比目前研究中報道的硫化物基固態(tài)電解質(zhì),鹵化物電解質(zhì)的優(yōu)勢在于其可預見(jiàn)的價(jià)格優(yōu)勢及其極高的氧化穩定性。固態(tài)離子導電劑中,硫化物電解質(zhì)具有最高的電導率,但是其主要原料Li2S的價(jià)格價(jià)格遠高于LiCl的價(jià)格,此外鹵化物制備過(guò)程中不會(huì )產(chǎn)生H2S等有毒氣體,不需要嚴格的惰性氣氛,理論上只需要在足夠干燥的氛圍下就不會(huì )有副產(chǎn)物的生成,水系合成策略也非常適配工業(yè)大規模的生產(chǎn)環(huán)境。

3、鹵化物固態(tài)電解質(zhì)實(shí)用化挑戰
鹵化物電解質(zhì)的固有優(yōu)勢在于兼顧了高氧化穩定性和寬電化學(xué)窗口的同時(shí)兼顧了離子電導率,同時(shí),其低成本、環(huán)境友好,相比其他電解質(zhì)具有更為優(yōu)異的高電壓正極穩定性,因此成為最有前景的固態(tài)電解質(zhì)之一。不過(guò),在鹵化物固態(tài)電解質(zhì)實(shí)用化之前,還有一些關(guān)鍵問(wèn)題需要被解決: