掺铬富锂锰基材料作为高性能全固态锂电池正极

摘要

具有富锂锰基材料（LRMs）的全固态锂离子电池（ASSLBs）因其高能量密度和安全性被视为下一代储能体系。然而，不可逆的氧释放导致的卤化物固态电解质（SEs）严重的界面降解问题亟待解决。本研究合成了兼具高容量与稳定性的铬掺杂LRMs材料。Cr³⁺/Cr⁶⁺的可逆氧化还原反应提升了额外的容量，同时Cr⁶⁺离子在八面体与四面体位点间的可逆迁移有效维持了材料结构稳定性。此外，强Cr–O键能稳定晶格氧，构建稳定的正极/电解质界面并缓解电压衰减。因此，采用LRMs-Cr0.1正极与卤化物电解质的ASSLBs在0.5C倍率下循环500圈，每圈容量衰减率仅为0.065%。值得注意的是，LRMsCr0.1//Li₂₁Si₅@Si/C全电池在0.3C倍率下循环1000圈，容量保持率接近100%，对应的能量密度为413.11 Wh kg^-1。该研究为开发高能量密度的固态电池提供了指导。

关键词

全固态电池 / 富锂锰基材料 / 阴离子氧氧化还原 / 铬掺杂 / Li₂₁Si₅@Si/C阳极

基金资助

financial support of the National Natural Science Foundation of China(No.52472271); the National Key R&D Program of China(No.2023YFE0115800).