郑州大学AFM: 基于尖晶石型氯化物的高电压固态电解质

a) Li3YCl6和 b) Li2CrCl4的构型；以及 c)Li3YCl6和 d)Li2CrCl4分别在900 K下通过AIMD得到的Li+运输轨迹。a) LiCl-Cr-Cl2的理论相图；b) 所选L2Cr2/3Cl4化合物的结构；c) LiCl-CrCl3-ZrCl4的理论相图；d) 理论上所选Li5/3Cr1/3Zr1/3Cl4化合物的构型。Li3YCl6、Li2ZrCl6和C5Z5的氧化 a-c) 和还原 d-f) CV测试Li|In|Li6PS5Cl|C5Z5|LCO电池的电化学性能

近来，卤化物固态电解质（SSEs）因其离子电导率快、氧化电位高以及与高压阴极材料良好的化学和电化学兼容性而受到极大关注。然而，大多数报道的卤化物SSEs都含有相当稀有和昂贵的元素，这阻碍了它们在实际电池中的可持续利用。本文在基于密度泛函理论(DFT)的系统建模的指导下，通过优化最近发现的尖晶石状氯化物Li2CrCl4的晶格化学性质，将其转化为Li5/3Cr1/3Zr1/3Cl4，开发出了一种低成本的替代品，从而显著增强了锂阳极的离子电导率和稳定的电化学窗口。这种新相已成功合成，其离子电导率是原始相Li2CrCl4的1200多倍，此外还具有高氧化电位（相对于Li/Li，高达4.1 V），从而与高压阴极具有出色的界面兼容性。这种高电压和快速锂离子传导固态电解质有望为使用经济和地球丰富的元素开发高能量密度的全固态电池( ASSBs )提供一个非常理想的基础。

图文简介

a ) C ( 10-x ) Zx ( 0≤x≤7)的XRD图谱，以Li3YCl6和Li2CrCl4的标准图谱作为参考。b ) C ( 10-x ) Zx ( 0≤x≤7)和CrCl3的拉曼光谱。c ) C ( 10-x ) Zx ( 0≤x≤7)的离子电导率( 30 ° C )和活化能。d，e ) Li2Cr2/3Cl4和C5Z5的d ) Li-Cl和e ) M-Cl的对相关函数( PCFs )。f，g )Li2Cr2/3Cl4和C5Z5在900 K时的Li+轨迹，以及扩大的成键信息在右侧呈现。

a) 比较卤化SEs在地壳中的丰度、ASSBs循环次数和容量保持率的柱状图。b) 作为混合比函数的SSEs和LCO间反应能量的计算结果。C5Z5-LCO阴极复合材料在0.5 摄氏度下循环650 次前后的原位 c) Cl2p、d) Zr3d和 e) Cr3d XPS 光谱。

论文信息

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202315512

通讯作者：Zhuo Wang, Guosheng Shao

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