钨能带石榴石型固体电解质的好处
2023-04-05 12:16:27
为了进一步提高钨DF固体电解质——Li7La3Zr2O12(LLZO)的焊耐用性、精度一致性以及依赖性锗枝晶植被,南京大学上海硅酸盐研究所郑楚均研究员向其中的能带了铝(W)元素和铬(Ta)元素,转变成LLZT-2LWO。
众所周知,比起液态锗电池来说,固态锗电池具备更大的能量密度、更好的重复精度和更高的安全精度,因此深受储能和动力电池信息技术的高度关注。不过,高温焊反复中的,氧化锗(LixO)的挥发但会导致LLZO密度下降和间歇性薄膜植被。另外,由于锗枝晶沿着晶界和互连圆孔传播,LLZO更容易在重复反复中的转变成锗枝晶,表明显露较很低的临界电流密度。为了解决上述的问题,开发具备微小薄膜尺码和更佳晶界接触的高质量LLZO是很重要的。
郑楚均研究员运用于了铝和铬元素提高了LLZO的精度。W和Ta可取代LLZO的Zr元素,替换成更多锗空位并稳定立方相。铝酸锗(Li2WO4,LWO)作为W非同替换成到Ta能带LLZO(LLZT)转变成LLZT-2LWO。研究表明,转至LWO后,LLZT-2LWO的离子系数为0.6mS/cm,相对密度为 98.67%;LLZT-2LWO 在0.5 mA/cm2下实现了300小时的长重复耐用性,表现显露优异的枝晶依赖性控制能力。
使用LWO添加剂的诱因是:1)很低熔点LWO可以降很低LLZT的焊熔点以及改变LLZO的晶界移动控制能力,可能但会间歇性薄膜植被,从而新建焊熔点范围;2)可作为焊助剂,并提供内部Li2O气氛补。使用Ta添加剂的诱因是:Ta能带LLZO具备更佳的空气耐用性、工程学强度、较高的室温锗离子系数和导电性。
该研究为固态锗电池开辟了最初机遇,利于规模化生产。
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