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改写正极设计!非晶硫化物一招搞定界面难题

全固态电池具备高安全性与高能量密度,是下一代储能体系极具潜力的候选技术,硫化物固态电解质因高离子电导率、良好加工优势受到广泛关注;但传统正极材料(层状氧化物等)并非针对硫化物固态电解质的化学、热力学、力学环境设计,固‑固界面存在严重的化学 / 力学失配,易生成高阻抗界面相、界面脱粘、结构坍塌,往往需要复杂包覆或者多层固态电解质结构,提升了工艺成本,制约全固态电池实用化发展,因此需要基于硫化物电解质本征特性开发新型正极材料。

近日,东南大学吴宇平,马源,南京师范大学马妍姣联合卡尔斯鲁厄理工学院 Stefano Passerini团队提出界面准均质化、结构非晶化、阴离子富集协同的正极设计思路,以地壳储量丰富的钛硫化物为研究对象,通过高能球磨制备系列非晶 TiSₓ(x=2、3、4)材料;最优的非晶 a‑TiS₃正极实现以嵌入反应为主的 Ti⁴⁺/Ti³⁺阳离子与 S₂²⁻/S²⁻阴离子耦合多电子氧化还原,无需表面包覆即可与硫化物固态电解质实现良好界面兼容,该正极可实现 550 mAh g⁻¹ 以上超高容量,比能量超过 1000 Wh kg⁻¹,在 2.0 A g⁻¹ 大电流下循环 2800 圈容量保持率约 90%,同时具备优异倍率性能与高面载下电化学稳定性。#文献阅读 #科研日常 #博士 #科研绘图 #科研学习 #全固态电池