揭示全固态薄膜电池在5V工作下的稳定正极电解质界面
材料科学
2022-04-07 v1 应用物理
摘要
尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO）是有望实现高能量密度与低生产成本的5 V级锂离子正极材料之一。然而，在液态电解质电池中，高电压会通过碳酸酯基液态电解质的氧化分解导致电池持续退化。相比之下，某些固态电解质具有宽电化学稳定窗口，可承受所需的氧化电位。本工作中，测试了由LNMO正极与固态氧氮化磷锂（LiPON）电解质构成的薄膜电池，并对其循环前后的界面进行了表征。以锂金属为负极，该体系可稳定循环600次，平均库仑效率 > 99%。中子深度剖析表明循环前界面处存在轻微富锂层；该结果与首圈测得的超额充电容量一致。低温电子显微镜进一步揭示LNMO与LiPON间紧密接触，在长循环后无明显结构与化学成分演变，证明了LiPON对高压正极的优异稳定性。据此，我们提出了界面工程设计准则，可加速采用固态或液态电解质的高压电池商业化。
引用
@article{arxiv.2204.02510,
title = {Unraveling the stable cathode electrolyte interface in all solid-state thin-film battery operating at 5V},
author = {Ryosuke Shimizu and Diyi Cheng and Minghao Zhang and Bingyu Lu and Thomas A. Wynn and Randall Burger and Min-cheol Kim and Guomin Zhu and Ying Shirley Meng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.02510},
year = {2022}
}
备注
21 pages and 5 figures