青岛能源所这项研究新突破 将大幅提升全固态锂电池容量

中科院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心消息显示，近日，青岛能源所崔光磊研究员带领的固态能源系统技术中心在铁电材料增强硫化物全固态锂电池容量的机理研究方面取得重要进展。相关成果发表在Advanced Functional Materials《先进功能材料》上。

全固态锂电池相比于传统的液态锂电池具有更高的安全性和更高的能量密度，被认为是最具潜力的下一代储能技术。然而，全固态锂电池电极/电解质界面处复杂的界面问题极大限制了锂离子的传输、制约了电池容量的发挥。因此，增强锂离子在电极/电解质界面处的传输能力是获得高能量密度全固态锂电池的必要前提。

本工作通过简单环保的溶剂蒸发法将分子铁电体高氯酸胍（GClO₄）包覆在LiCoO₂正极颗粒的表面。由于GClO₄和LiCoO₂晶胞体积存在的差异，使得GClO₄包覆在LiCoO₂表面之后因晶胞失配产生了挠曲电效应，诱使GClO₄中铁电偶极子发生定向排列，产生了垂直于正极颗粒表面向下的铁电内建电场。该电场可以将Li6PS5Cl电解质中的锂离子迁移至LiCoO₂/GClO₄/Li₆PS₅Cl三相界面处，从而实现了抑制空间电荷层、提升锂离子传输的目的。电化学性能测试的结果显示，包覆了2wt% GClO₄的LiCoO₂||Li₆PS₅Cl||InLi全固态锂电池的容量远高于未改性的裸LiCoO₂电池，且当电压上限提升至4.0 V（vs. InLi）时，电池容量可达相应液态电池容量的91.6%。本研究不仅设计了具有优异电化学性能的硫化物全固态锂电池，而且为铁电材料增强锂电池性能的研究提供了理论指导。

博士后李文儒和助理研究员张舒为文章的共同第一作者，通讯作者为崔光磊研究员、马君副研究员、青岛大学温峥教授和南京理工大学刘震副教授。