Li10GeP2S12固态电解质电极界面特性研究

采用高温固相法合成了固态电解质Li₁₀GeP₂S₁₂,其室温离子电导率为2.02×10^-3 S/cm,并组装了LiNbO₃@LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂/Li₁₀GeP₂S₁₂/Li全固态电池.恒流充放电测试表明全固态电池首次放电容量121.2 mAh/g,库伦效率40周后稳定在99.8%左右,循环100周后容量保持率达93.7%.电化学阻抗谱的测试结果表明,其典型的阻抗谱图由高频区半圆（HFS）、中频区半圆（MFS）和低频区斜线（LFL）组成,其中,HFS归属于电解质阻抗（R_el//Q_el）,MFS归属于电荷传递过程（R_ct//Q_dl）,LFL归属于锂离子的固态扩散过程.通过选取适当的等效电路,对实验所得的电化学阻抗谱数据进行拟合,并分析了R_el和R_ct随电极电位的变化规律.     

锂离子电池的电化学阻抗谱分析研究进展

锂离子电池的电化学阻抗谱（EIS）是研究电化学系统最有力的实验方法之一,在过去的20多年中,EIS 被广泛应用于锂离子电池研究和生产领域,包括研究电极界面反应机理和容量衰减机制,测定相关电极过程动力学参数和电池的健康状态、荷电状态以及电池的内阻。本文分析了锂离子电池中电极极化过程包含的3 个基本物理化学过程———电子输运、离子输运和电化学反应过程,探讨了每一基本物理化学过程包含的步骤及其EIS 谱特征,详细论述了与电子输运相关的基本物理化学过程———接触阻抗和感抗产生的机制;介绍了多孔电极理论及其在锂离子电池中的应用,阐述了基于多孔电极理论进行阻抗谱数值模拟的建模原理与方法。 综述了石墨、硅、二元3d 过渡金属氧化物、LiCoO₂、尖晶石LiMn2O4、LiFePO4、尖晶石Li4Ti5O12、过渡金属氟化物材料等电极的典型阻抗谱特征和各时间常数的归属问题。最后讨论了EIS现存的问题及未来的发展方向。