硫化物固態(tài)電解質(zhì)Li6PS5Cl的球磨-固相燒結(jié)制備與性能

編號：NMJS08254

篇名：硫化物固態(tài)電解質(zhì)Li6PS5Cl的球磨-固相燒結(jié)制備與性能

作者：呂娜 孫振 胡雅琪 李炳勤 景圣皓 張宗良 蔣良興 賈明 劉芳洋

關鍵詞： Li6PS5Cl 固相燒結(jié) 離子電導率 電子電導率 電池循環(huán)

機構： 中南大學冶金與環(huán)境學院

摘要： 硫銀鍺礦結(jié)構的硫化物固態(tài)電解質(zhì)Li6PS5Cl(LPSC)具有離子電導率高(>3×10-3 S·cm-1)和對鋰穩(wěn)定性良好等特點,是構建全固態(tài)鋰離子電池的理想電解質(zhì)材料之一,具有良好的發(fā)展前景。本工作采用高能球磨和惰性氣氛固相燒結(jié)相結(jié)合的方法制備硫銀鍺礦型固態(tài)電解質(zhì)LPSC,并采用粉末X射線衍射(XRD)、拉曼光譜(Raman spectra)和掃描電子顯微鏡(SEM)等對其進行表征,探究制備工藝對LPSC結(jié)構、成分和電學性質(zhì)等的影響。結(jié)果表明:高能球磨會破壞原料的晶粒,降低晶粒尺寸,延長球磨時間有利于LPSC前驅(qū)體粉末的非晶化和后續(xù)燒結(jié),提高燒結(jié)溫度將促進制備的LPSC電解質(zhì)的物相變純和離子電導率升高,但燒結(jié)溫度過高會導致LPSC的分解。綜合考慮球磨時間和燒結(jié)溫度對材料離子電導率和電子電導率的影響,經(jīng)8 h球磨和500℃燒結(jié)制備的LPSC在室溫下具有最高的離/電子電導率比(2.091×105),其離子電導率高達4.049×10-3 S·cm-1,而電子電導率僅為1.936×10-8 S·cm-1。利用該電解質(zhì)制備的712 NCM/LPSC/In-Li全固態(tài)電池在0.1 C的充放電倍率下首周放電比容量高達151.3 mAh·g-1,且具有優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。