第53卷第2期2023年4月电池BATTERYBIMONTHLYVol.53,No.2Apr.,2023作者简介:高捷(1995-),女,山东人,国网上海市电力公司助理工程师,研究方向:电池储能,通信作者;韩晓刚(1976-),男,山西人,西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室教授,研究方向:先进电化学储能技术及石墨烯跨界应用。DOI:10.19535/j.1001-1579.2023.02.004基于LLZTO固态电解质的固态锂金属电池高捷1∗,韩晓刚2(1.国网上海市电力公司,上海201899;2.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室,陕西西安710049)摘要:有机液态电解质具有可燃性,存在起火甚至爆炸等安全隐患,有限的电化学窗口限制了锂金属负极和高电压正极的应用。采用固态电解质代替电解液和隔膜,有望解决安全问题,更宽的电化学窗口可匹配锂金属负极和高电压正极,较大幅度地提高电池的能量密度。采用高温固相法合成具有高离子电导率(8.14×10-4S/cm)的锂镧锆钽氧(LLZTO)固态电解质。基于LLZTO电解质组装匹配镍锰酸锂(LNMO)高电压正极的锂金属电池,以0.05C的倍率在3.5~5.3V充放电,能稳定循环超过50次,放电比容量保持在100~120mAh/g之间。关键词:电池安全性;能量密度;固态电解质;高电压正极;锂金属电池中图分类号:TM912.9文献标志码:A文章编号:1001-1579(2023)02-0137-04Solid-statelithiummetalbatterybasedonLLZTOsolid-stateelectrolyteGAOJie1∗,HANXiao-gang2(1.StateGridShanghaiElectricPowerCompany,Shanghai201899,China;2.StateKeyLabofElectricalInsulationandPowerEquipment,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an,Shaanxi710049,China)Abstract:Organicliquidelectrolyteswasflammableandhadpotentialsafetyhazardssuchasfireandevenexplosion.Itslimitedelectrochemicalwindowlimitedtheapplicationoflithiummetalanodeandhigh-voltagecathode.Theuseofsolidelectrolyteinsteadofelectrolyteandseparatorwasexpectedtosolvethesafetyproblem.Awiderelectrochemicalwindowcouldmatchthelithiummetalanodeandhigh-voltagecathode,whichgreatlyimprovedtheenergydensityofthebattery.Lithiumlanthanumzirconiumtantalumoxide(LLZTO)solidelectrolyteswithhighionicconductivity(8.14×10-4S/cm)weresynthesizedbyhightemperaturesolidstatemethod.Lithiummetalbatteriesmatchedwithlithiumnickelmanganeseoxide(LNMO)high-voltagecathodeswereassembledbasedonLLZTOelectrolytes.Whenchargedanddischargedatarateo...
