【演讲嘉宾】北京科技大学 李平 | 硫化物固态电解质的研发

重要嘉宾

李平，博士/博士生导师，北京科技大学新材料技术研究院先进储能技术研究室首席教授。负责或参加国家、省部级、市级、企业项目50余项。获教育部技术发明一、二等奖，有色金属工业科学技术一、二等奖，国防科技进步三等奖共5项。以第一作者或通讯作者在EES、AM、AFM、、ESM、JMCA、Small、CM、NL等权威期刊发表国发表学术论文篇100多篇，授权发明专利45项。多年来在“电化学储能”和“氢储能”技术方面，以基础研究为本、应用为导向，从材料制备到器件设计开展了大量研究，同时与地方政府、企业进行了深度合作，建立了储能材料中试平台和产业化平台，推动研究室技术成果走向市场。

北京科技大学李平教授和阿德莱德大学郭再萍教授等研究人员首次提出将Li₂O作为界面缓冲层，并通过简单且易规模化的固相烧结方法实现。将Li₂O包覆改性的NCM811组装硫化物全固态电池，可显著改善界面兼容稳定性，并提高了电化学性能。NCM811@Li₂O//LPSCl//Li-In全固态电池的首充放电比容量可达189.66mAh·g^-1(0.1C)，3C时的容量为61.71 mAh·g^-1，以及高电压4.4V、大倍率1C下的超长稳定循环性（近2600圈稳定循环后的容量保持率为81.47%，即每圈衰减率低至0.0073%）。这归因于Li₂O缓冲层降低了电极极化和界面电阻，促进了界面Li⁺的传输，改善正极活性材料循环过程中相变的可逆性，进而提高了结构稳定性及长循环性能。

本工作为解决硫化物全固态锂电池的界面问题提供了新的研究思路，也有助于推进全固态电池的产业化进程。相关工作以High-Rate and Durable Sulfide-Based All-Solid-State Lithium Battery with in situ Li₂O Buffering为题发表在国际权威期刊Energy Storage Materials。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.06.048

北京科技大学李平教授课题组在国际知名期刊Journal of Materials Chemistry A上发表题为“Coupling Novel Li₇TaO₆ Surface Buffering with Bulk Ta-Doping to Achieve Long-Life Sulfide-Based All-Solid-State Lithium Batteries”的研究文章。该研究文章提出了一种新型Li₇TaO₆包覆及Ta掺杂协同策略改善了硫化物全固态锂电池中的界面问题，实现了超长的循环稳定性。

本工作通过简单的一步原位合成方法，制备了一种新型Li₇TaO₆表面包覆及Ta⁵⁺掺杂的NCM811正极材料，其表面厚度可控。L7TaO缓冲层降低了界面反应能垒，提高了界面稳定性。Ta⁵⁺通过表面梯度掺杂NCM811基体，增大了层间间距，降低了Li⁺/Ni²⁺混合度。包覆和掺杂共同起协同作用，提高了硫化物全固态锂电池的长循环性能。通过一系列表征分析证明优异的性能主要源于正极活性材料与硫化物电解质之间的稳定界面，以及正极材料稳定的层状结构。其中L7TaO缓冲层可以抑制界面处硫化物电解质的氧化分解副产物（如SO₃^2-/SO₄^2-和PO₄^3-），降低界面阻抗，改善锂离子扩散动力学，Ta⁵⁺掺杂可以增强H2®H3相变的可逆性，从而提高了NCM811正极层状结构的稳定性。该改性策略为硫化物全固态锂电池的界面改性提供了新的视角。

文章链接：https://doi.org/10.1039/D2TA06703J

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