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原位构建ZnO梯度缓冲层对Li|LATP界面稳定性的研究 被引量:1
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作者 刘圣奇 杨晨 +3 位作者 张真硕 王积辉 孙浩宁 刘争 《材料科学》 2025年第4期816-824,共9页
钠超离子导体(NASICON)型Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 (LATP)由于其高的锂离子电导率、优异的空气稳定性和低成本而备受关注,被认为是下一代固态锂电池最有前途的固态电解质之一。然而,由于其与锂金属会发生强烈的副反应,存在着严重的界面问... 钠超离子导体(NASICON)型Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 (LATP)由于其高的锂离子电导率、优异的空气稳定性和低成本而备受关注,被认为是下一代固态锂电池最有前途的固态电解质之一。然而,由于其与锂金属会发生强烈的副反应,存在着严重的界面问题。在此,提出了一种简单且方便的滴筑方法,通过构建PEO-ZnO梯度缓冲层,在LATP和锂金属阳极之间形成紧密而稳定的界面。缓冲层除了能够减缓副反应,减缓LATP的消耗分解之外,该缓冲层还能够抑制锂枝晶的生长和提高界面稳定性。与未引入氧化锌相比,引入1%和5%梯度缓冲层的扣式电池,在0.1 mA·cm−2单位面积电流稳定长时间循环(1000小时),而纯PEO基对称电池在0.1 mA·cm−2电流密度下仅循环500小时。以LiFePO4构建的全电池在0.1 C倍率下首次放电比容量为154.99 mAh·g−1,循环150圈后容量下降至129.76%。同时具有较高的化学稳定性窗口(5 V vs. Li/Li+)以及抑制锂枝晶的能力。在动态电流测试模式下仍维持优异的循环特性。这种策略有效提高了LATP与电极界面的相容性,减缓了副反应的发生,为开发低成本、高稳定性固态锂金属电池铺平了新的道路。Sodium superionic conductor (NASICON) type Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 (LATP) has attracted much attention due to its high lithium-ion conductivity, excellent air stability, and low cost, and is considered to be one of the most promising solid-state electrolytes for next-generation solid-state lithium batteries. However, due to the strong side reaction with lithium metal, there are serious interface problems. Here, a simple and convenient drip construction method is proposed to form a tight and stable interface between LATP and lithium metal anode by constructing a PEO-ZnO gradient buffer layer. In addition to slowing down the side reaction and the dissipation decomposition of LATP, the buffer layer can also inhibit the growth of lithium dendrites and improve the interfacial stability. Compared with the non-introduction of zinc oxide, the button battery with 1% and 5% gradient buffer layer was stable for a long time cycle (1000 hours) at 0.1 mA·cm−2 unit area current, while the pure PEO-based symmetric battery was only cycled for 500 hours at 0.1 mA·cm−2 current density. The full battery built with LiFePO4 has a specific capacity of 154.99 mAh·g−1 at 0.1 C, and the capacity drops to 129.76% after 150 cycles. It also has a high chemical stability window (5 V vs. Li/Li+) and the ability to inhibit lithium dendrites. Excellent cycling characteristics are maintained in dynamic current test mode. This strategy effectively improves the compatibility between LATP and electrode interface, slows down the occurrence of side reactions, and paves a new way for the development of low-cost, high-stability solid-state lithium metal batteries. 展开更多
关键词 锂负极 latp 全固态锂电池 固态电解质 界面改性
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Hf-Nb复合掺杂增强LATP固态电解质离子电导率
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作者 赵林君 王菲 +2 位作者 高科 袁柯 雷辉 《中国陶瓷》 北大核心 2025年第11期37-44,61,共9页
Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)固态电解质因具有离子电导率高、成本低、在空气中稳定性好等优点成为很有前途的储能固态电解质材料,但与液态电解质相比其离子电导率仍需要很大的提升才可满足实际应用。试验采取固相法将2/... Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)固态电解质因具有离子电导率高、成本低、在空气中稳定性好等优点成为很有前途的储能固态电解质材料,但与液态电解质相比其离子电导率仍需要很大的提升才可满足实际应用。试验采取固相法将2/3HfO_(2)-1/3Nb_(2)O_(5)(Hf-Nb)以1 wt%、2 wt%、3 wt%、4 wt%的外掺量加入LATP中,研究了Hf^(4+)和Nb^(5+)对LATP固态电解质结构和性能的影响。结果表明,在850℃下烧结7 h后制备样品的主衍射峰均为具有R-3c空间群的NASICON型结构。随着Hf-Nb的加入,Ti—O键的振动峰和透射峰均发生了红移,有利于锂离子的传导,对晶粒电导率有积极作用。此外,通过控制杂相LiTiPO_(5)的产生,减小杂相对离子电导率的影响同时获得较高的致密度。当Hf-Nb添加量为2 wt%时,其体积密度ρ、总离子电导率σ_(tot)与电导活化能E_( a)均达到最佳:σ_(tot)=0.63 mS/cm,ρ=2.88 g/cm^(3),E _(a)=0.26 eV。 展开更多
关键词 固态电解质 latp 复合掺杂Hf-Nb 离子电导率 活化能
原文传递
光固化3D打印技术制备LATP陶瓷固态电解质
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作者 严菁 《佛山陶瓷》 2025年第3期33-37,共5页
NASICON型快离子导体Li_(1.7)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LATP)具有高离子电导率、宽的电化学稳定窗口、良好的热稳定性以及抑制枝晶生长等优点,在固态电池领域具有广阔的应用前景,但由于其无法做到很薄,使得内阻较大,限制了LATP的广泛... NASICON型快离子导体Li_(1.7)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LATP)具有高离子电导率、宽的电化学稳定窗口、良好的热稳定性以及抑制枝晶生长等优点,在固态电池领域具有广阔的应用前景,但由于其无法做到很薄,使得内阻较大,限制了LATP的广泛应用。与传统工艺相比,通过光固化3D打印成形技术可以制备出薄层结构且致密度和精度高的LATP电解质,从而改善其内阻较大的问题。因此,本文分别从LATP光固化陶瓷浆料的制备、素坯的烧结工艺等方面进行分析与探讨,并对光固化3D打印LATP电解质的未来发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 latp陶瓷浆料 固态电解质 光固化 烧结工艺
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LATP改性PVDF-PAN复合隔膜的制备及应用 被引量:1
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作者 王畅 谢晓华 +1 位作者 石斌 李新禄 《电池》 CAS 北大核心 2021年第4期325-328,共4页
以高离子电导率的固态电解质磷酸钛铝锂[Li_(1.4)Al_(0.4)Ti_(1.6)(PO_(4))_(3),LATP]纳米材料为上下层,聚偏氟乙烯(PVDF)-聚丙烯腈(PAN)纳米纤维隔膜为中间层,制备高界面相容性的LATP改性PVDF-PAN复合隔膜。利用XRD、SEM、热重分析(TG... 以高离子电导率的固态电解质磷酸钛铝锂[Li_(1.4)Al_(0.4)Ti_(1.6)(PO_(4))_(3),LATP]纳米材料为上下层,聚偏氟乙烯(PVDF)-聚丙烯腈(PAN)纳米纤维隔膜为中间层,制备高界面相容性的LATP改性PVDF-PAN复合隔膜。利用XRD、SEM、热重分析(TG)及充放电测试,对隔膜的性能进行分析。与纯PVDF-PAN纳米纤维隔膜相比,LATP改性PVDF-PAN复合隔膜具有较好的吸液率、热稳定性和电化学性能,起始分解温度可达443℃。组装的锂离子电池以0.2 C倍率在4.2~3.0 V循环300次,容量保持率为96.22%,界面阻抗由25.32Ω降低至14.38Ω,表现出良好的界面相容性。 展开更多
关键词 静电纺丝 聚偏氟乙烯(PVDF) 聚丙烯腈(PAN) 隔膜 固态电解质 界面相容性 磷酸钛铝锂(latp)
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流延法制备高致密固态电解质LATP的研究 被引量:3
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作者 朱宇豪 王珲 郑春满 《广州化工》 CAS 2016年第15期58-61,共4页
采用溶胶凝胶法合成了超细固态电解质Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)前驱体粉体,通过配制浆料和流延工艺制备了加工性能良好的LATP素坯体。利用差示扫描量热分析了LATP前驱体的热分解过程,采用X射线衍射、扫描电镜、交流阻抗法对不同烧结... 采用溶胶凝胶法合成了超细固态电解质Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)前驱体粉体,通过配制浆料和流延工艺制备了加工性能良好的LATP素坯体。利用差示扫描量热分析了LATP前驱体的热分解过程,采用X射线衍射、扫描电镜、交流阻抗法对不同烧结工艺条件下LATP玻璃-陶瓷片的结构、形貌和电导率进行分析表征。结果表明,采用溶胶凝胶法制备的LATP前驱体粉体的平均粒径为200 nm,且分布均匀。纳米级的粒径尺寸使得LATP前驱体粉末在烧结过程中具有更好的反应活性,结晶温度比固相烧结法制备的LATP下降了150℃,烧结性能好。通过优化烧结工艺,制备的LATP玻璃陶瓷体的相对密度高达99%,室温电导率为2.19×10-4S·cm-1。 展开更多
关键词 固态电解质 latp NASICON结构 致密 溶胶凝胶 流延成型
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LATP、LAGP固态电解质材料合成改性路线研究现状及展望
6
作者 陈桢 李贤傲 +3 位作者 徐艺维 刘欣 申泽骧 陈明华 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3826-3855,共30页
固态电解质作为固态电池的关键组件,因其能够匹配高比容量的正、负极材料,实现更高的能量密度,并从根本上解决液态锂离子电池的安全隐患,而备受关注。其中,NASICON型的Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP,0≤x≤0.5)和Li_(1+x)Al_... 固态电解质作为固态电池的关键组件,因其能够匹配高比容量的正、负极材料,实现更高的能量密度,并从根本上解决液态锂离子电池的安全隐患,而备受关注。其中,NASICON型的Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP,0≤x≤0.5)和Li_(1+x)Al_(x)Ge_(2-x)(PO_(4))_(3)(LAGP,0≤x≤0.5)氧化物固态电解质,因其出色的空气稳定性、高离子电导率、低廉的原料成本以及温和的合成条件,成为固态电解质商业化的有力竞争者。然而,传统的实验合成和改性优化方法研发成本高、周期长、效率低。理解LATP/LAGP中离子输运机制,探索材料合成新方法,提高材料研发的效率是当前研究的重点。本文详细探讨了LATP/LAGP材料的晶体结构、离子传导机制、合成制备技术、性能提升策略以及机器学习辅助材料合成等方面的研究进展。此外,通过综合分析合成成本与产物性能,总结了具有工业化潜力的合成优化路径,并结合具体实例展示了机器学习在固态电解质领域的广阔应用前景。最后,文章还分析了当前LATP、LAGP固态电解质研究中存在的不足,并从基础研究、工程应用和商业化推广三个维度展望了未来的发展方向。 展开更多
关键词 latp/LAGP固态电解质 Li^(+)传输机理 合成方法 掺杂改性 机器学习
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NASICON型固态电解质LATP电化学性能及稳定性 被引量:3
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作者 贾雪莹 刘兴亮 +2 位作者 张路遥 汪伟伟 杨茂萍 《电源技术》 CAS 北大核心 2023年第1期32-36,共5页
NASCION型磷酸钛铝锂Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)作为一种低成本、高锂离子电导特性的无机固态电解质材料,在高能量密度、高安全性的锂电池领域有着良好的应用前景。基于LATP固态电解质在正极材料及隔膜包覆领域的潜在应... NASCION型磷酸钛铝锂Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)作为一种低成本、高锂离子电导特性的无机固态电解质材料,在高能量密度、高安全性的锂电池领域有着良好的应用前景。基于LATP固态电解质在正极材料及隔膜包覆领域的潜在应用,对其电化学性能及充放电结构变化过程进行全面评价。结果表明,LATP在锂离子电池体系中循环稳定性较差,充放电循环容量迅速衰减,导致这一现象的原因在于,LATP储锂容量的主要贡献来源于Ti^(4+)/Ti^(3+)的价态变化,但是该过程并不完全可逆,使得储锂容量骤降。同时,LATP会与电解液中含氟组分反应生成TiF3,使得Ti^(3+)向电解液中溶出。但是,在循环后LATP导电性有所增强,可能得益于材料表面形成的电子导电层,该特性将有助于其在正极材料表面包覆应用领域的性能发挥。因此,针对LATP在实际电池体系中的应用开发,未来仍需评估LATP结构变化对电池性能的影响,在充分发挥优势的基础上,进一步研究改善其电化学稳定性。 展开更多
关键词 锂离子电池 固态电解质 latp 电化学稳定性
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锂氧电池LATP固态电解质的制备及性能 被引量:2
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作者 杨浩 孙静澜 李文斌 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期819-823,共5页
采用Pechini法制备了钠超离子导体(NASCION)型Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3(LATP)固态电解质,并将其应用于锂氧电池。通过XRD以及SEM表征了LATP的结构及形貌。结果显示:所制备的LATP电解质晶粒粒径均匀,致密度高。使用电化学阻抗谱评价... 采用Pechini法制备了钠超离子导体(NASCION)型Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3(LATP)固态电解质,并将其应用于锂氧电池。通过XRD以及SEM表征了LATP的结构及形貌。结果显示:所制备的LATP电解质晶粒粒径均匀,致密度高。使用电化学阻抗谱评价了LATP固态电解质的离子电导率,并通过充放电测试考察了使用固态电解质的锂氧电池的充放电性能。结果表明:所制备的LATP具有较高的锂离子电导率,30℃时LATP的离子电导率为1.1×10^–4 S/cm;LATP可以有效地降低锂氧电池在放电及充电过程中的副反应,提高锂氧电池的充放电循环性能。 展开更多
关键词 锂氧气电池 固态电解质 latp
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掺杂LiTFSI的环氧树脂粘结剂填充修复LATP固态电解质表面
9
作者 王中正 《材料科学》 2024年第3期304-311,共8页
固态锂离子电池以其高的理论比容量与宽的电化学窗口成为替代传统液态锂离子电池的主要研究方向。NASICON型的LATP作为固态电解质中研究较为广泛的种类,其与锂金属电极间的副反应问题制约着LATP未来的发展。本文通过掺杂LiTFSI的环氧树... 固态锂离子电池以其高的理论比容量与宽的电化学窗口成为替代传统液态锂离子电池的主要研究方向。NASICON型的LATP作为固态电解质中研究较为广泛的种类,其与锂金属电极间的副反应问题制约着LATP未来的发展。本文通过掺杂LiTFSI的环氧树脂粘结剂表面渗透修复LATP固态电解质表面孔隙,环氧树脂的填充有效减少了Li|LATP界面间的接触面积,延缓了Li|LATP界面间的副反应,LiTFSI的掺杂使环氧树脂粘结剂具有一定的离子导电性,增强了电池的长循环性能。改性后的对称电池在0.1 mA cm−2电流密度下循环超过130 h。在Li|LATP界面间加入PEO凝胶缓冲层后,在0.1 mA cm−2电流密度下稳定循环超过1800 h,全电池稳定循环200次,容量保持率为89%,库伦效率约为100%。 展开更多
关键词 环氧树脂 LITFSI latp 锂离子电池
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烧结温度对LATP复合固态电解质微观结构及电池性能的影响
10
作者 陈旅阳 白国梁 +4 位作者 魏旭晖 王春花 王佳杰 刘瑞恒 马倩婧 《井冈山大学学报(自然科学版)》 2026年第2期31-38,共8页
Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)作为一种高性能无机固态电解质,其合成温度深刻影响材料结构及性能。本实验探究了温度调控对磷酸铝钛锂(LATP)复合固态电解质微观结构及电池性能的影响,通过组装LiFePO_(4)复合电解质Li固态电... Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)作为一种高性能无机固态电解质,其合成温度深刻影响材料结构及性能。本实验探究了温度调控对磷酸铝钛锂(LATP)复合固态电解质微观结构及电池性能的影响,通过组装LiFePO_(4)复合电解质Li固态电池,评估其倍率、充放电与循环性能。实验结果表明,850℃合成的LATP电解质综合性能最优,在0.1 C倍率下循环60周,库伦效率仍保持在99.26%。主要原因在于850°C条件下合成的LATP结晶度最高、杂相最少、颗粒尺寸均匀、离子电导率高达2.21×10^(-4)S·cm^(-1),且电化学稳定窗口高达4.5V(vs.Li^(+)/Li)。本研究结果系统揭示了LATP合成温度与复合固态电解质宏观性能之间的构效关系,为高性能复合固态电解质的可控制备提供了实验与理论依据。 展开更多
关键词 latp 合成温度 复合固态电解质 离子电导率 固态电池
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LATP和尖晶石相协同改性富锂锰基正极材料研究
11
作者 黄亦聪 郑文育 +5 位作者 易卓彦 梁洪华 刘文平 赵昀云 朱归胜 徐华蕊 《材料导报》 2026年第5期98-104,共7页
由于晶格氧的不可逆损失和严重界面副反应,富锂锰基材料存在首次库仑效率低、倍率性能差和循环稳定性不足等问题。为解决上述问题,本研究采用溶剂热法合成了球状的富锂锰基正极材料,并通过快离子导体Li_(1.4)Al_(0.4)Ti_(1.6)(PO_(4))_(... 由于晶格氧的不可逆损失和严重界面副反应,富锂锰基材料存在首次库仑效率低、倍率性能差和循环稳定性不足等问题。为解决上述问题,本研究采用溶剂热法合成了球状的富锂锰基正极材料,并通过快离子导体Li_(1.4)Al_(0.4)Ti_(1.6)(PO_(4))_(3)(LATP)和原位尖晶石相协同改性的策略进行优化。研究结果表明,改性后样品的首次库仑效率相较于PLMR提升了8.85%,在1C倍率下循环200次后,放电比容量达到174.2 mAh·g^(-1),容量保持率为81.82%,倍率性能显著提升。本研究可为高性能富锂锰基正极材料的设计提供新的思路。 展开更多
关键词 富锂锰基正极材料 溶剂热法 Li_(1.4)Al_(0.4)Ti_(1.6)(PO_(4))_(3)(latp) 尖晶石相
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烧结助剂TeO_(2)对Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)固体电解质结构和性能的影响
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作者 郭伟 《中国陶瓷》 北大核心 2026年第1期33-41,共9页
NASICON固体电解质Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)因其原料成本低、空气稳定性好、离子电导率高备受关注。但由于烧结性能差导致其密度低、晶界电阻高。为了提高烧结性能,进一步提高LATP的离子电导率,采用固相法添加质量分... NASICON固体电解质Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)因其原料成本低、空气稳定性好、离子电导率高备受关注。但由于烧结性能差导致其密度低、晶界电阻高。为了提高烧结性能,进一步提高LATP的离子电导率,采用固相法添加质量分数(wt%)为1%、2%、3%和4%的烧结助剂TeO_(2)进入LATP固态电解质,研究了TeO_(2)对LATP固体电解质结构和性能的影响。结果表明,烧结助剂中TeO_(2)中的Te^(4+)进入晶格取代Ti^(4+),导致晶格畸变拓宽了锂离子迁移通道,有利于锂离子的传递,对晶粒电导率有积极影响。此外,通过控制烧结助剂添加量获得高密度,并控制杂相LiTiPO_(5)的形成,以减少杂相对离子电导率的影响。当TeO_(2)的加入为2%时,相对密度ρ、总离子电导率σ_(tot)最佳:σ_(tot)=0.56 mS/cm,ρ=2.93 g/cm^(3)。 展开更多
关键词 固体电解质 latp 烧结助剂TeO_(2) 离子电导率 活化能
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Effects of Bulky LATP in PEO-based Hybrid Solid Electrolytes
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作者 XUE Xi-Lai ZHANG Xiang-Xin +4 位作者 LIN Jun-Hong CHEN Su-Jing CHEN Yuan-Qiang LIU Yong-Chuan ZHANG Yi-Ning 《Chinese Journal of Structural Chemistry》 SCIE CAS CSCD 2020年第11期1941-1948,共8页
Solid polymer electrolytes(SPEs) have been considered as the spotlight in recent years due to their high safety, non-flammability and good flexibility. Nonetheless, high crystallinity of polymer matrix leads to low io... Solid polymer electrolytes(SPEs) have been considered as the spotlight in recent years due to their high safety, non-flammability and good flexibility. Nonetheless, high crystallinity of polymer matrix leads to low ionic conductivity at ambient conditions and retards the practical applications of SPEs. Herein, we report hybrid solid electrolytes(HSE) containing bulky LATP in poly(ethylene oxide)(PEO) matrix, which significantly enhances the electrochemical properties. LATP has been easily obtained by an accessible solid-state method. The solid electrolyte based on 20 wt% LATP in PEO polymer matrix(abbreviated as PEO-20) exhibits an ionic conductivity of 2.1 ×10-5 S·cm-1 at 30 ℃, an order of magnitude higher than 2.9 × 10-6 S·cm-1 of the pristine PEO solid electrolyte(abbreviated as PEO-0), mainly resulting from the decline of crystallinity in polymer matrix. The electrochemical window of PEO-20 can reach 4.84 V at room temperature, compared with 4.40 V for PEO-0, which could be compatible with high-voltage cathode materials. 展开更多
关键词 hybrid solid electrolytes bulky latp polyethylene oxide
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Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)包覆LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)正极材料的电化学性能研究
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作者 姚年春 何玉林 +1 位作者 张闽 王自强 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第12期2209-2216,共8页
本文采用共沉淀法制备Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(OH)_(2)前驱体,通过煅烧制备了LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)正极材料,分别采用1%、2%和3%(质量分数,下同)的Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)对NCM811进行... 本文采用共沉淀法制备Ni_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(OH)_(2)前驱体,通过煅烧制备了LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)正极材料,分别采用1%、2%和3%(质量分数,下同)的Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)对NCM811进行包覆改性研究。结果表明:当LATP包覆量为2%时,在3.0~4.3 V条件下循环350次后,容量的保持率为84.65%,而未包覆的NCM811在同样条件下的容量保持率为80.58%。倍率性能测试结果表明,在10 C时,2%LATP样品的放电比容量为117.1 mAh∙g^(-1),未包覆的NCM811样品为101.8 mAh∙g^(-1)。适量的LATP包覆可提高锂离子扩散速率,优化离子传输路径,同时,LATP作为包覆层可以避免正极材料与电解液的直接接触,减少副反应的发生,从而降低界面阻抗,提高循环寿命。 展开更多
关键词 latp LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2) 表面包覆 三元正极材料 高镍 包覆改性
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Al含量对Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)固态电解质表面稳定性、电子结构及Li离子输运性质的影响 被引量:1
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作者 李梅 严怡 +4 位作者 蓝雯欣 孙宝珍 吴木生 徐波 欧阳楚英 《物理学报》 北大核心 2025年第8期263-273,共11页
NASICON型Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)作为锂离子电池极具潜力的固态电解质而备受瞩目.本文采用第一性原理计算与分子动力学模拟相结合的方法对3种Al掺杂浓度(2Al_(Ti),4Al_(Ti),6Al_(Ti))的LATP表面进行研究,深入探究Al... NASICON型Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)作为锂离子电池极具潜力的固态电解质而备受瞩目.本文采用第一性原理计算与分子动力学模拟相结合的方法对3种Al掺杂浓度(2Al_(Ti),4Al_(Ti),6Al_(Ti))的LATP表面进行研究,深入探究Al含量对LATP表面的稳定性、电子导电性及Li^(+)输运特性的影响.研究结果表明,Li-原子终端的(012)面为最稳定晶面,且LATP(012)表面随Al含量的增大而更为稳定.电子结构分析表明,LiTi_(2)(PO_(4))_(3)(LTP)表面保持与体相一致的半导体性质,而LATP表面则呈现出金属性,这是LATP表面锂枝晶生长的一个原因;Li^(+)输运性质的研究结果表明,对于LTP/LATP表面,高势垒(大于2.00 eV)使得Li^(+)不能从次表层迁移到最表层;在最表层中,Li^(+)的最低迁移势垒为0.87 eV,明显高于其体相的最小值(0.34 eV).缓慢的Li^(+)迁移速度是LATP表面锂枝晶生长的另一个重要原因.幸运的是,通过提高Al掺杂浓度,可降低Li^(+)的迁移势垒,进而提高Li^(+)在LATP表面的扩散性能.分子动力学模拟进一步揭示Li^(+)在LATP表面的扩散行为主要受到Al含量、Li^(+)占位以及环境温度这些因素的共同影响.因此,LATP表面的金属性和较高的Li^(+)迁移势垒是其表面锂枝晶生长的两个重要原因.通过调控Al含量、Li^(+)占位以及环境温度能够不同程度地缓解LATP表面的锂枝晶生长. 展开更多
关键词 锂离子电池 固态电解质 latp 表面 第一性原理计算 AL 含量
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Electrochemical Response of Cold-Sintered Cathode-Hybrid Electrolyte Bilayers:Deep Insights into the Determining Kinetic Mechanisms via Operando Electrochemical Impedance Characterization
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作者 Sergio Ferrer-Nicomedes Andres Mormeneo-Segarra +2 位作者 Nuria Vicente-Agut Antonio Barba-Juan Germa Garcia-Belmonte 《Energy & Environmental Materials》 2025年第4期64-72,共9页
This study demonstrates the successful fabrication of solid-state bilayers using LiFePO_(4)(LFP)cathodes and Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)-based Composite Solid Electrolytes(CSEs)via Cold Sintering Proces... This study demonstrates the successful fabrication of solid-state bilayers using LiFePO_(4)(LFP)cathodes and Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)-based Composite Solid Electrolytes(CSEs)via Cold Sintering Process(CSP).By optimizing the sintering pressure,it is achieved an intimate contact between the cathode and the solid electrolyte,leading to an enhanced electrochemical performance.Bilayers cold sintered at 300 MPa and a low-sintering temperature of 150℃exhibit high ionic conductivities(0.5 mS cm^(-1))and stable specific capacities at room temperature(160.1 mAh g^(-1)LFP at C/10 and 75.8 mAh g^(-1)_(LFP)at 1 C).Moreover,an operando electrochemical impedance spectroscopy(EIS)technique is employed to identify limiting factors of the bilayer kinetics and to anticipate the overall electrochemical behavior.Results suggest that capacity fading can occur in samples prepared with high sintering pressures due to a volume reduction in the LFP crystalline cell.This work demonstrates the potential of CSP to produce straightforward high-performance bilayers and introduces a valuable non-destructive instrument for understanding and avoiding degradation in solid-state lithium-based batteries. 展开更多
关键词 battery bilayer cell Cold Sintering Process composite solid electrolytes latp LiFePO_(4)
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Nitride-engineered interfaces enabling long-cycle solid-state lithium metal batteries
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作者 Xinzhu Su Hui Ma +6 位作者 Decheng Ding Haotian Wang Ziwei Wang Kaijie Zhang Huachao Tao Xuelin Yang Li-Zhen Fan 《Journal of Energy Chemistry》 2025年第10期270-279,共10页
Solid electrolyte Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)has attracted significant attention due to its high ionic conductivity,good air stability,and low cost.However,the practical application of LATP is limited b... Solid electrolyte Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)has attracted significant attention due to its high ionic conductivity,good air stability,and low cost.However,the practical application of LATP is limited by its instability with Li metal,poor interfacial contact,and sluggish ion transport.Herein,a multifunctional layer composed of LiN_(x)O_(y)and LiGa is designed via an in situ conversion reaction between Li metal and Ga(NO_(3))_(3).LiN_(x)O_(y)(LiNO_(3)phase)with low interface energy and high affinity can improve interfacial contact,while LiN_(x)O_(y)(Li_(3)N phase)can provide rapid Li^(+)transport with its low migration barrier.The insulating LiN_(x)O_(y)prevents side reactions,and the conductive LiGa alloy homogenizes electric fields,enabling uniform Li deposition.Therefore,the preference layer ensures stable and tight contact at the interface throughout the cycle.The initial interfacial resistance of the symmetric battery is reduced from1677.2 to 152.2 X cm^(-2),and the critical current density is increased to 1.6 mA cm^(-2).Long-term stable cycling at 0.1 mA cm^(-2)/0.1 m A h cm^(-2)for 3000 h and 0.2 mA cm^(-2)/0.2 mA h cm^(-2)for 2500 h can be achieved.Full cells with LiFePO_(4)retain 89.3% capacity after 300 cycles at 0.5C,while Li_(1.2)Mn_(0.6)Ni_(0.2)O_(2)-based cells also exhibit high capacity and cycling stability. 展开更多
关键词 Li/latp interface LiN_(x)O_(y)/LiGa layer Fast ion transport Electron-blocking Lithiophilic
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锂离子固体电解质Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3的合成与表征 被引量:3
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作者 何海亮 吴显明 +2 位作者 陈上 丁其晨 陈守彬 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期195-199,共5页
以固相法合成锂离子固体电解质Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(以下简称LATP)。研究了合成温度以及烧结时间对其离子电导率的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和交流阻抗技术对合成材料的物相、形貌和离子导电性进行表征。结果表明:900℃条... 以固相法合成锂离子固体电解质Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(以下简称LATP)。研究了合成温度以及烧结时间对其离子电导率的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和交流阻抗技术对合成材料的物相、形貌和离子导电性进行表征。结果表明:900℃条件下合成了纯相LATP,颗粒大小均匀,900℃下烧结4 h,得到的烧结片致密,离子电导率达3.07×10-4S/cm。 展开更多
关键词 固相法 Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 固体电解质 latp 离子电导率
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固体电解质Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3烧结片的制备与表征 被引量:2
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作者 何海亮 吴显明 +3 位作者 陈上 赵俊海 丁其晨 陈守彬 《应用化工》 CAS CSCD 2014年第11期1945-1947,1951,共4页
以固相法合成固体电解质Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)粉末。研究了烧结温度以及烧结时间对LATP离子电导率的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和交流阻抗技术对材料粉末以及烧结片相组成、结构和离子导电性进行表征。结果表明,900℃... 以固相法合成固体电解质Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)粉末。研究了烧结温度以及烧结时间对LATP离子电导率的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和交流阻抗技术对材料粉末以及烧结片相组成、结构和离子导电性进行表征。结果表明,900℃条件下合成的粉末为纯相LATP,颗粒均匀,当LATP电解质基片在900℃下烧结4 h,得到的LATP烧结片表面致密光滑,而且离子电导率较高,为3.03×10-4S/cm。 展开更多
关键词 固相法 烧结片 Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(latp) 固体电解质 离子电导率
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NASICON结构Li1+xAlxTi2−x(PO4)3(0≤x≤0.5)固体电解质研究进展 被引量:4
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作者 吴洁 江小标 +3 位作者 杨旸 吴勇民 朱蕾 汤卫平 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第5期1472-1488,共17页
锂离子电池在生活中的广泛应用大大提高了人们的生活品质。但是由于采用了易燃的有机液体电解质,传统锂离子电池存在安全风险,能量密度也受到了限制。使用固体电解质替代有机液体电解质发展全固态电池有望解决这些问题。在各种固体电解... 锂离子电池在生活中的广泛应用大大提高了人们的生活品质。但是由于采用了易燃的有机液体电解质,传统锂离子电池存在安全风险,能量密度也受到了限制。使用固体电解质替代有机液体电解质发展全固态电池有望解决这些问题。在各种固体电解质中,NASICON结构固体电解质Li1+xAlxTi2−x(PO4)3(LATP,0≤x≤0.5)具有离子电导率高、耐环境稳定性好,合成条件温和等优势,因此有广阔的发展前景和应用潜力。本文先从晶体结构、离子扩散机理、合成方法、提升离子电导率的途径4个方面综述了LATP材料的研究进展;另外,电化学稳定性差以及和电极活性材料界面阻抗大的问题限制了LATP固体电解质在全固态锂电池中的应用,所以在后半部分总结了这些关键问题的解决途径和方法。最后指出,界面问题是限制LATP固体电解质在全固态电池中应用的主要问题,还需要发展更好的策略来进一步优化LATP与电极活性材料之间的界面。 展开更多
关键词 latp固体电解质 离子扩散机理 离子电导率 合成方法 电极/固体电解质界面
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