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Flexible Sulfide Electrolyte Thin Membrane with Ultrahigh Ionic Conductivity for All-Solid-State Lithium Batteries
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2021-06-09 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01344 Zhihua Zhang 1 , Liping Wu 1, 2 , Dong Zhou 1 , Wei Weng 1, 2 , Xiayin Yao 1, 2
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2021-06-09 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01344 Zhihua Zhang 1 , Liping Wu 1, 2 , Dong Zhou 1 , Wei Weng 1, 2 , Xiayin Yao 1, 2
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All-solid-state lithium batteries (ASSLBs) employing Li-metal anode, sulfide solid electrolyte (SE) can deliver high energy density with high safety. The thick SE separator and its low ionic conductivity are two major challenges. Herein, a 30 μm sulfide SE membrane with ultrahigh room temperature conductivity of 8.4 mS cm–1 is realized by mechanized manufacturing technologies using highly conductive Li5.4PS4.4Cl1.6 SE powder. Moreover, a 400 nm magnetron sputtered Al2O3 interlayer is introduced into the SE/Li interface to improve the anodic stability, which suppresses the short circuit in Li/Li symmetric cells. Combining these merits, ASSLBs with LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 as the cathode exhibit a stable cyclic performance, delivering a discharge specific capacity of 135.3 mAh g–1 (1.4 mAh cm–2) with a retention of 80.2% after 150 cycles and an average Coulombic efficiency over 99.5%. The high ionic conductivity SE membrane and interface design principle show promising feasible strategies for practical high performance ASSLBs.
中文翻译：
用于全固态锂电池的具有超高离子电导率的柔性硫化物电解质薄膜
采用锂金属负极、硫化物固体电解质（SE）的全固态锂电池（ASSLB）可以提供高能量密度和高安全性。厚的 SE 隔膜及其低离子电导率是两大挑战。在此，采用高导电性 Li 5.4 PS 4.4 Cl 1.6 SE 粉末通过机械化制造技术实现了 30 μm 硫化物 SE 膜，其超高室温电导率为 8.4 mS cm –1。此外，400 nm 磁控溅射 Al 2 O 3中间层被引入 SE/Li 界面以提高阳极稳定性，从而抑制 Li/Li 对称电池中的短路。结合这些优点，ASSLBs 与 LiNi 0.5 Co0.2 Mn 0.3 O 2作为阴极表现出稳定的循环性能，提供135.3 mAh g –1 (1.4 mAh cm –2 )的放电比容量，150 次循环后保留率为80.2%，平均库仑效率超过99.5%。高离子电导率 SE 膜和界面设计原理为实用的高性能 ASSLB 显示了有前途的可行策略。
更新日期：2021-06-23
中文翻译：
用于全固态锂电池的具有超高离子电导率的柔性硫化物电解质薄膜
采用锂金属负极、硫化物固体电解质（SE）的全固态锂电池（ASSLB）可以提供高能量密度和高安全性。厚的 SE 隔膜及其低离子电导率是两大挑战。在此，采用高导电性 Li 5.4 PS 4.4 Cl 1.6 SE 粉末通过机械化制造技术实现了 30 μm 硫化物 SE 膜，其超高室温电导率为 8.4 mS cm –1。此外，400 nm 磁控溅射 Al 2 O 3中间层被引入 SE/Li 界面以提高阳极稳定性，从而抑制 Li/Li 对称电池中的短路。结合这些优点，ASSLBs 与 LiNi 0.5 Co0.2 Mn 0.3 O 2作为阴极表现出稳定的循环性能，提供135.3 mAh g –1 (1.4 mAh cm –2 )的放电比容量，150 次循环后保留率为80.2%，平均库仑效率超过99.5%。高离子电导率 SE 膜和界面设计原理为实用的高性能 ASSLB 显示了有前途的可行策略。
京公网安备 11010802027423号