近日,斯坦福大学的崔屹教授和浙江工业大学的陶新永教授等人通过一步Pechini溶胶-凝胶法将Al3+/Nb5+共掺杂立方Li7La3Zr2O12(LLZO)纳米颗粒和LLZO纳米颗粒修饰的多孔碳泡沫(LLZO@C)进行了合成。与无填料样品相比,LLZO纳米颗粒填充的聚(环氧乙烷)电解质展现出良好的电导率。基于LLZO@C的硫复合正极可以在人体温度37℃具有>900 mAh g–1的容量,在50和70℃下分别具有1210和1556mAh g-1的高容量。
基于LLZO纳米结构的全固态Li-S电池的示意图
使用LLZO@C基体和PEO粘合剂构建S正极旨在降低S与离子/电子传导基体之间的界面电阻
通过一步Pechini溶胶-凝胶法合成的LLZO@C的形貌和显微组织
(a-c)LLZO @ C样品的SEM图像;(d-h)LLZO@C样品的TEM图像;(f,h)分别是e中对应于区域A和B的HRTEM图像;(g)碳泡沫的HRTEM图像;(i)h中对应于HRTEM图像的FFT图案
LLZO@C样品的TEM图像和元素映射
(a)LLZO@C的低倍率TEM图像;(b)a中由红色箭头表示的相应颗粒的高倍率TEM图像;(c-h)C,O,La,Zr,Al和Nb的元素图
LLZO与Li金属负极稳定性的原位TEM研究
(a)在与Li金属负极(右)接触之前,LLZO涂覆的Cu电极(左)的TEM图像;(b)与Li负极接触的LLZO的TEM图像;(c-f)Li运输时间分别为为5,15,30和60分钟的形态演化的STEM图像;(g)从Li金属负极脱离的LLZO涂覆的Cu电极的TEM图像;(h)分离后LLZO纳米粒子的TEM图像;(i)在h中LLZO纳米颗粒表面的相应HRTEM图像
LLZO-PEO-LiClO4电解质和固态Li-S电池的电化学性能
(a)具有不同LLZO浓度的纳米复合材料LLZO-PEO-LiClO4的导电性;(b)在37℃下具有0.05mA cm-2的固化密度的S@LLZO@C正极的第1,第20和第80个循环的典型充电/放电曲线;(c)在50℃下具有0.1mA cm-2的S@LLZO@C和S@C正极的典型充电/放电曲线;(d)在37℃下电流密度为0.05mA cm-2的S@LLZO@C阴极的循环性能和库仑效率
通过简便的一步Pechini溶胶-凝胶法,已经成功地制备了Al3+/Nb5+ 掺杂的立方LLZO和LLZO@C纳米结构,经过优化后,在20和40℃下,具有15wt%LLZO的PEO-LiClO 4聚合物电解质分别显示9.5×10-6和1.1×10-4 S cm-1的高电导率。使用LLZO @ C纳米结构作为基体加载S,固态Li-S电池在人体温度37℃下展示出超过900mAh g-1的比容量。这些固态电极和电解质的合理设计策略将为下一代储能开辟新途径。
论文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.7b00221
- 武汉理工大学王钧教授团队 Carbon:通过碳纤维微观结构调控使传统碳纤维由微波反射转变为高效吸收 2024-01-19
- 曲阜师大陈威/李楠、齐鲁工大吉兴香 ACS APM:基于单宁酸和可聚合咪唑型低共熔溶剂的多功能导电弹性体 2023-12-18
- 陕科大王学川/刘新华:结合“自上而下”策略与三重结构设计构建的高弹性天然动物皮衍生电子皮肤 - 用于实时精确的应变和振动信号传感 2023-12-04
- 华南理工大学彭新文教授团队 Prog. Mater. Sci.:生物质基凝胶电解质在电化学储能领域中的研究进展 2024-03-29
- 安徽大学张朝峰教授团队 AFM:用于宽温域锌-碘电池的离子选择透过性水凝胶电解质 2024-03-15
- 福建师大陈庆华、钱庆荣、曾令兴等 Small:一种适用于长寿命柔性锌离子电池的高适应性宽温域和机械应力的水凝胶电解质 2024-03-11
- 浙工大郑司雨/杨晋涛团队 AEnM:基于粘弹性行为调控制备高阻尼、耐裂纹、可自修复的锂硫电池两性离子粘结剂 2024-02-29