中科院青島生物能源與過程研究所固態(tài)能源系統(tǒng)技術(shù)中心消息顯示，近日，青島能源所崔光磊研究員帶領的固態(tài)能源系統(tǒng)技術(shù)中心在鐵電材料增強硫化物全固態(tài)鋰電池容量的機理研究方面取得重要進展。相關成果發(fā)表在Advanced Functional Materials《先進功能材料》上。
全固態(tài)鋰電池相比于傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電池具有更高的安全性和更高的能量密度，被認為是最具潛力的下一代儲能技術(shù)。然而，全固態(tài)鋰電池電極/電解質(zhì)界面處復雜的界面問題極大限制了鋰離子的傳輸、制約了電池容量的發(fā)揮。因此，增強鋰離子在電極/電解質(zhì)界面處的傳輸能力是獲得高能量密度全固態(tài)鋰電池的必要前提。
本工作通過簡單環(huán)保的溶劑蒸發(fā)法將分子鐵電體高氯酸胍（GClO4）包覆在LiCoO2正極顆粒的表面。由于GClO4和LiCoO2晶胞體積存在的差異，使得GClO4包覆在LiCoO2表面之后因晶胞失配產(chǎn)生了撓曲電效應，誘使GClO4中鐵電偶極子發(fā)生定向排列，產(chǎn)生了垂直于正極顆粒表面向下的鐵電內(nèi)建電場。該電場可以將Li6PS5Cl電解質(zhì)中的鋰離子遷移至LiCoO2/GClO4/Li6PS5Cl三相界面處，從而實現(xiàn)了抑制空間電荷層、提升鋰離子傳輸?shù)哪康摹ｋ娀瘜W性能測試的結(jié)果顯示，包覆了2wt% GClO4的LiCoO2||Li6PS5Cl||InLi全固態(tài)鋰電池的容量遠高于未改性的裸LiCoO2電池，且當電壓上限提升至4.0 V（vs. InLi）時，電池容量可達相應液態(tài)電池容量的91.6%。本研究不僅設計了具有優(yōu)異電化學性能的硫化物全固態(tài)鋰電池，而且為鐵電材料增強鋰電池性能的研究提供了理論指導。
博士后李文儒和助理研究員張舒為文章的共同第一作者，通訊作者為崔光磊研究員、馬君副研究員、青島大學溫崢教授和南京理工大學劉震副教授。
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