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东工大等通过界面不纯物质控制 使全固态电池容量倍增
2021年03月22日 发布 分类:技术前沿 点击量:29
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近日,东京工业大学发表与东北大学,产业技术总合研究所,日本工业大学组成的共同研究团队成功地让全固态电池的容量予以倍增。研究团队通过对电极与固体电解质之间的界面不纯物控制,促进离子自发性地移动,最终使电极材料中可含有2倍的锂离子。

研究团队制作了成长了磊晶(Epitaxial Growth)的LiNi0.5Mn1.5O4薄膜,并在上面成膜Li3PO4固体电解质,将锂做为负极蒸镀上去,从而制作出拥有不含不纯物质干净电极/电解质界面的全固态电池。结果显示,Li2Ni0.5Mn1.5O4为放电状态,Li0Ni0.5Mn1.5O4为充电状态,成功地达到了50次的稳定充放电动作。该电池以4.7V与2.8V动作时,与既有使用LiNi0.5Mn1.5O4的电池相比,容量达到了前者的2倍


LiNi0.5Mn1.5O4全固态电池充放电测定结果

另一方面,在电极/电解质界面混入不纯物质后进行对照实验,则发现完全无法观测到充放电动作。由此可知不含有不纯物质的干净界面是实现电池高容量化的重要关键。

此外,在制作了LiNi0.5Mn1.5O4的磊晶薄膜后,将Li3PO4固体电解质堆积上去,锂离子自发性地从Li3PO4移动到LiNi0.5Mn1.5O4。利用X光绕射量测法调查结晶构造后,确认LiNi0.5Mn1.5O4薄膜的界面附近不均一地形成了Li2Ni0.5Mn1.5O4

在固体电解质上面堆积锂电极,制作成电池后,锂离子更进一步地发生自发性移动,LiNi0.5Mn1.5O4磊晶薄膜完全变成Li2Ni0.5Mn1.5O4磊晶薄膜。此现象是因为形成不含有不纯物质的干净界面,促使锂离子顺利,平稳地从固体电解质端移动到LiNi0.5Mn1.5O4端。利用新技术达成了电池容量倍增的成果,藉此将可望进一步推动全固态电池实用化开发。

来源:材料世界网


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