硫化物电解质全固态电池的5V级薄膜

硫化物电解质全固态电池的5V级薄膜

通过脉冲激光沉积法将5V级LiNi0.5Mn1.5O4的正极颗粒涂覆在Li3PO4薄膜上。这种涂层可以显著降低Li2S-P2S5硫化物电解质全固态电池充电过程中电极与电解质界面之间的电阻。同时，使用这种薄膜的电池还可以作为可再充电电池工作，其能在4.7V的高电压下具有62mAh/g的可逆电容量。

图1显示了通过无定形Li3PO4薄膜改性后，LiNi0.5Mn1.5O4颗粒的扫描电子显微镜图（SEM）和能量色散X射线分析映射图（EDX）。由图中得知，单个LiNi0.5Mn1.5O4颗粒的尺寸约为5μm，其晶体一般为8面体，其中P的映射面积与Ni和Mn重叠。

图2显示出了涂覆LiNi0.5Mn1.5O4颗粒的Li3PO4薄膜的横截面扫描电子显微镜图（SEM）。由图中可看出，涂覆LiNi0.5Mn1.5O4颗粒的Li3PO4薄膜厚约100nm。Li3PO4薄膜表面与所涂覆的LiNi0.5Mn1.5O4颗粒密切接触。

图1 Li3PO涂层颗粒LiNi0.5Mn1.5O4的扫描电子显微镜图和能量色散X射线分析映射（Ni、Mn和P）图

图3显示了充电电压为4.8V时该电池的奈奎斯特图，并显示了该曲线的放大图像。由图中可看出，该电池在高、中、低频区域有3个电阻分量：高频区的电阻（约140Ω）被鉴定为固态电解质层的电阻，即为图像中半圆形曲线顶点处（峰值频率1kHz）的界面电阻；低频区域的电阻即为图像中峰值频率为0.1Hz时对应的Li-In负极电阻；其它则为中频区域的电阻。然而，使用未涂覆LiNi0.5Mn1.5O4颗粒薄膜的电池，只在高频和低频区域中显示出2个电阻分量：其高频区域的电阻与涂覆LiNi0.5Mn1.5O4颗粒薄膜的电池相同；低频区域的电阻即为峰值频率约1Hz处对应的电阻。因此，可得出涂覆LiNi0.5Mn1.5O4颗粒薄膜的电池总电阻（约350Ω），明显小于未涂覆LiNi0.5Mn1.5O4颗粒薄膜的电池电阻（约15000Ω）。

刊名：Solid State Ionics（英）刊期：2016年第285期

作者：Yubuchi S et al

编译：陈少帅