비 에너지 전지는, 종래의 고 니켈 + 실리콘 탄소 물질 시스템은 약 350Wh / kg 비 에너지까지 할 수있는 증가 된 특정 에너지는 새로운 시스템을 사용할 필요가 계속 증가 계속 현재 일반적인 높은 특정 에너지 시스템 전체를 포함 현재의 기술 수준에서 고체 금속 리튬 전지, 리튬 / 황 배터리 및 리튬 / 공기 전지는, 모든 고체 금속 리튬 전지는 높은 비 에너지 전지의 대부분 차세대이다. 전체 고체 전지의 고체 전해질 인 핵심 기술, 일반 고체 전해질 리튬 + 상온에서 낮은 전도도는 전지 성능에 영향을 미친다. 고체 전해질의 전도도를 증가시키기 위해, 고체 전해질을 다양한 형태의 개발되었으며, 상기 가넷 형 고체 전해질 실온에서 전도도는 10에 도달 할 수 있습니다.-4-10-3S / cm, 일반적인 탄산염 액체 전해질 10-2S / cm은 매우 가깝고 이상적인 전 고체 전해질이지만 가닛 전해질 또한 표면 불활성 층 (LiOH, Li 2콜로라도 주 3) 입자 경계, 계면 저항 및 기타 문제에 대한 젖음성이 불량 금속 리튬, 리튬 금속 덴 드라이트 (dendrite) 성장과 함께. 최근 북경 대학 (제 1 저자, 교신 저자), 오스틴 Yutao 리 텍사스 대학 (해당 저자 웨이 동 저우 ), 가넷 전해질의 표면에 Li 층을 코팅하여 John B Goodenough (대응 저자) +고분자 전해질 형으로 0.9 전송 횟수 금속 리튬의 덴 드라이트의 성장을 억제하고 계면 저항을 감소, 97 %로 증가되도록 100 %에 가까운 제 모든 고체 금속 셀 사이클 쿨롱 효율성 쿨롱 효율.
비습윤 가넷 고체 전해질 계면, 리튬 덴 드라이트의 성장 문제 및 접촉 불량 인터페이스, 고분자 전해질이 문제를 해결하기 위해 그것을 효과적인 방법을 우수한 기계적 특성의 존재는, 폴리머 전해질은, 일반적으로 리튬 염을 포함 따라서, LiTFSI를, 리튬 염의 첨가를 필요로하지만도의 리 + 전이 수있게 종종 상대적으로 낮은 (예를 들면, 0.35) 때문에 음이온 가까운 정극 측에 축적 충전 공정은 이로써 리 +의 영향에 강한 전계를 발생시키는 확산은 가닛 전해질에서의 수상 돌기의 성장을 촉진하고 높은 Li를 갖는다. +고분자 전해질의 이동은이 문제를 효과적으로 해결하고 가닛 고체 전해질의 성능을 향상시킬 수있는 이동성이 작은 음이온을 갖는다.
하기 구조 (폴리 (아크릴 아미드 -2- 메틸 -1- 프로판 술폰산)을 PAS 리튬)의 고분자 전해질을 사용하는 실험 만 리 리 따라서도 5에 도시 된 분자 구조에 움직일 수 +전이의 수는 약 0.9에 도달 높다. 상기도 PEO (폴리에틸렌 옥사이드), PEO의 PAS와 혼합 PAS 및 리튬 이온 전도성, 기계적 특성을 개선하기 위하여, PAS 리튬의 상호 작용을 촉진 +PEO는 장쇄 따라 이동도로부터 알 수 PEO :. PAS = 3 : 전해질 1:00 높은 전도도를 65 ℃에서] C 1.8x10까지.-5S / cm이고, 이는 단일 이온 전도성이기 때문에, Li +이동 횟수는 0.87-0.95로 높으며, 대부분의 전도도는 Li +공헌, 이것은 양극화를 줄이고, 배율 및 사이클 성능을 향상시키는 긍정적 인 도움입니다.
상온에서 최대 4x10 전도성을 가진 가닛 고체 전해질-4S / cm, 65 ° C에서 1x10-3S / cm이지만, 음극과 금속 사이의 접촉 리튬 비교적 불량한의 이후 증가 임피던스 고분자 전해질 PEO-PAS (두께 약 5um)의 복합 층과 함께 웨이 동 서주 가넷 전해질 (450um 두께)로 이어지는 PEO-PAS는 더 얇기 때문에 도전율은 낮지 만 결과적으로 임피던스는 작고 복합 전해질 전체의 Li + 전도도는 1.5x10에 도달 할 수 있습니다.-4S / cm. PEO-PAS 크게 고분자 전해질 코팅의 부재 하에서, 음극 및 고체 전해질 리튬 금속 사이의 접촉 저항을 감소시키는 동시에 우수한 기계적 특성 때문에, 리튬 / LLZTO / 리 계면 임피던스는 5000 개 옴 도달 가닛 전해질 표면에 중합체 코팅을 첨가 한 후에, 계면 저항은 400 옴으로 떨어졌다.
가닛 고체 전해질의 목적을 위해 또 다른 문제는 입계를 따라 성장 리튬 덴 드라이트의 사이클링 동안 직면 한 문제가, 일반 가닛 고체 전해질 리튬 / LLZTO / 리튬 전지 단단히 후 5 시간 순환 각각 아래 0.1, 0.2, 0.3, 및 0.5mA의가 / g의 전류 밀도를 도시 한 바와 같이 (도 분명 단락이고, 가넷 고체 전해질 후의 고분자 전해질 형 표면 처리는 매우 안정된 사이클 특성을 보였다이고 낮은 사이클은 10 시간 (충전 1 시간 후 방전 1 시간)이며, 전해액은 단락없이 500 시간 이상 안정적으로 사이클링 될 수있다.
아래 / LFP는 전기 전체 셀 시험 결과는도 (A)로부터 알 수있는 제조 리튬 / 전해질 가넷의 사용을 나타내며, 전체 셀 나타내 우수한 속도 성능, 145mAh까지 0.1C 레이트 정극 용량 / g는 140mAh / g의 정극 가역 용량 0.2C 레이트 물론, 액체 전해질 전지에 또는 제 1에서 갭에 비해 크게 전 고체 전지의 임피던스는, 전지의도 B 형 쿨롱 효율을 보일 수 있기 때문에 수있다 97 % 및 0.2 순환 유량에서 160 시간 후, 가역 용량이 여전히 137mAh / g로 높고, 전지의 사이클 쿨롱 효율성은 배터리가 저자 세포 사이클 후 우수한 전기 화학적 안정성을 보유하고 있음을 나타내는, 99.9 %를 해체, 금속 Li 양극의 표면 침착은 비교적 균일하며, Li dendrite 성장의 명백한 흔적은 없습니다 (다음 그림 d 참조).
가넷 전해질의 전기 전도도는 10-3S / cm로 높습니다. Weidong Zhou는 PAS-PEO 고분자 전해질로 표면을 변경하여 계면의 전하 교환 저항을 효과적으로 줄이고 균일 한 전류 분포를 촉진합니다. , 입계에 따른 Li 덴 드라이트의 성장을 현저하게 억제하고, 단락의 발생을 회피하고, 전지 전체의 사이클 안정성을 크게 향상시킨다.이 기술은 가닛 전해질의 실용성을 크게 개선하고, 전체 고체 상태 전해질의 개발은 매우 중요합니다.
