青島能源所這項研究新突破 將大幅提升全固態鋰電池容量

中科院青島生物能源與過程研究所固態能源系統技術中心消息顯示，近日，青島能源所崔光磊研究員帶領的固態能源系統技術中心在鐵電材料增強硫化物全固態鋰電池容量的機理研究方面取得重要進展。相關成果發表在Advanced Functional Materials《先進功能材料》上。

全固態鋰電池相比于傳統的液態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。然而，全固態鋰電池電極/電解質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揮。因此，增強鋰離子在電極/電解質界面處的傳輸能力是獲得高能量密度全固態鋰電池的必要前提。

本工作通過簡單環保的溶劑蒸發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生了撓曲電效應，誘使GClO₄中鐵電偶極子發生定向排列，產生了垂直于正極顆粒表面向下的鐵電內建電場。該電場可以將Li6PS5Cl電解質中的鋰離子遷移至LiCoO₂/GClO₄/Li₆PS₅Cl三相界面處，從而實現了抑制空間電荷層、提升鋰離子傳輸的目的。電化學性能測試的結果顯示，包覆了2wt% GClO₄的LiCoO₂||Li₆PS₅Cl||InLi全固態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電池容量的91.6%。本研究不僅設計了具有優異電化學性能的硫化物全固態鋰電池，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。