锂电池固体电解质
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(b) Li2CO3覆盖LLZT， (c) Li3N覆盖LLZT 的 SEM图像; 插图显示相应的图像。
(d) LN-LLZT表面的SEM图像，显示了Li3N 和裸LLZT的边界。
（b）充放电循环性能，160次循环后，0.2 C时的容量保持在137mAh g-1左右，电化学行为稳定，镀层/提锂效率高。
（c）在65℃下电池的倍率性能，随着C率的增加，电池极化和容量损耗 逐渐增加，因为与传统的液体电解质相比，固态电解质阻抗更高；
（d）电池循环后锂金属负极的SEM图。
Nano Energy 53CH(2E0N1LI8) 926–931
15
第二篇
主要内容：
利用具有Li+电导性的Li3N替代了Li2CO3有效降低了界面阻抗。与Li2CO3相比 ，Li3N不仅是一种优良的Li+导体，而且与石榴石表面和锂金属阳极都具有良好的 润湿性，常温下镀层/剥离可稳定循环，无锂枝晶生长。
CHENLI
16
固体电解质的制备
在空气中陈化数日后，制备的LLZT因形成一层Li2CO3 而呈现黄色。为了除去Li2CO3, 将 LLZT球团用碳粉覆盖，在Ar气氛下700℃ 烧结10 h。
（a）PAS的分子结构和PEO-PAS膜的照片， （b）不同混合比PEO-PAS的离子电导率曲线以及当PEO:PAS=3:1时的Li+迁移数
Nano Energy 53CH(2E0N1LI8) 926–931
11
LLZTO
（a
（b
）
）
450 µm
a) LLZTO石榴石的XRD图谱。
~ 5 µm
b) PEO-PAS/LLZTO固体电解质的SEM截面图像。
Li/PCSSE/Li电池
Nano Energy 53CH(2E0N1LI8) 926–931
13
（C）
（c）在0.15 mA cm-2 电流密度下，Li/ PCSSE /Li电池的循环。
（d）65°c时电池在不同的循环时间的 Nyquist图
（e）& （f）循环后Li /PCSSE /Li 电池的横断 面SEM图像
Nano Energy 53CH(2E0N1LI8) 926–931
14
全电池测试
采用Li／ PCSSE ／ LiFePO4制作的全电池的电化学测试结果 （a）充放电电压曲线 （0.1C：145mAh g-1 ，0.2C： 140mAh g-1 ） ，证明了PCSSE可以在全固态锂金属电池中有效工作；
让不够好的世界变得足够好
我们有些人就像是乌龟，走得慢，一路挣扎，到了而立之年还找不到出路。 但乌龟知道，他必须走下去。
CHENLI
4
美国空军 02
收集气象数据
05 牛津大学无机化学实验室主任
研究领域转到电池；研究钴酸锂，LiCoO2 54岁
03 芝加哥大学
固体物理
全固态电 池
耶鲁大学 01
古典文学、哲学、两门化学、数学
石榴石电解质(LLZTO)的制备:Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12
LiOH、La2O3、 ZrO2、Ta2O5混合研
磨24h
压制成颗粒
900℃热处理12h
砂纸抛光
1140℃烧结16h
分解、再次碾压
500MPa，1100℃ 加热10min
滴加PEO-PAS
60℃干燥
CHENLI
9
固体阴极的制备
利用电子束热沉积系统，在真空中蒸发出一层薄薄的Li层到LLZT颗粒上。然后在反应室 内充入氮气，通过氮化反应生成Li3N层。Li3N的厚度可以通过调节LLZT球团上Li金属的蒸发 时间来控制。
CHENLI
17
Nano Lett. 2C0H1E8N, L1I8, 7414−7418
(a) Li2CO3包覆LLZT制备Li3N包覆LLZT球团 的原理图。
固体电解质
CHENLI
汇报人：司思思 日期：2019 03 14
1
目录
CONTENTS
1
背景介绍
2
文献介绍
3
总结
4
致谢
CHENLI
2
PART 1
背景介绍
CHENLI
3
John·B·Goodenough
30岁，入行 58岁，钴酸锂 75岁，磷酸铁锂 94岁，全固态电池 今年他96岁，得到了一个科学家能得到几乎所有荣誉。但是，Goodenough 从来没觉得自己good enough，他只是不断收集线索，继续向前。
（c
（d
）
）
5000 Ω cm2
c) Li/LLZTO/Li电池和Li/PCSSE/Li电池的阻抗。 d) 在65℃下用PCSSE作为电解质的Fe / Fe和Li / Li对称电池的阻
抗曲线;
400 Ω cm2
Nano Energy 53CH(2E0N1LI8) 926–931
12
循环性能比较
Li/LLZTO/Li电池
CHENLI
Biblioteka Baidu
8
固体电解质的制备
PEO-PAS的制备
3g 聚环氧乙烷（PEO）和1g 聚（丙烯酰胺-2-甲 基-1-丙烷磺酸钠）锂（PAS）混合溶于20ml 二 甲基乙酰胺/水中，在60℃下搅拌2h。将凝胶溶 液倒入聚酯模子中，在60℃下加热，使溶剂蒸发 。干膜从模具剥离，厚度约150-200μm，用穿孔 盘切出形状并在55℃真空干燥12 h。
06 德克萨斯州大学奥斯丁分校
研究磷酸铁锂，LiFePO4 75岁
04 麻省理工林肯实验室
固体磁性相关研究，第一次接触电池： 钠硫电池
CHENLI
5
石榴石型全固态电解质在常温下的电 导率可达到10-4-10-3S/cm，与常见的 碳酸酯类液态电解液的10-2S/cm非常 接近
对于全固态 电池而言， 固态电解质 是关键技术
面临问题
表面惰性层（LiOH、Li2CO3）与金 属 Li 润湿性差，金属 Li 枝晶在晶界 生长，界面阻抗大
CHENLI
6
PART 2
相关文献介绍
CHENLI
7
第一篇
主要内容：
通过在石榴石电解质表面涂布一层 Li+ 迁移数达到0.9的聚合物电解质的方式 抑制了金属Li 枝晶的生长，并降低了界面阻抗，使得全固态金属电池的首次库 伦效率提高到了97%，循环中库伦效率接近100%。
双三氟甲烷磺 酰亚胺锂
将LiFePO4活性材料与炭黑、交联聚环氧乙烷、LiTFSI (60:12:20:8)混 合研磨，然后将混合物分散在二甲基乙酰胺中，用磁性搅拌棒搅拌一 夜。将浆料涂在碳包覆的铝箔上，形成负极膜，将涂后的铝箔在真空 下55℃干燥一夜。
CHENLI
10
PEO-PAS
0.87- 0.95 1.8x10-5 Scm-1
(d) LN-LLZT表面的SEM图像，显示了Li3N 和裸LLZT的边界。
（b）充放电循环性能，160次循环后，0.2 C时的容量保持在137mAh g-1左右，电化学行为稳定，镀层/提锂效率高。
（c）在65℃下电池的倍率性能，随着C率的增加，电池极化和容量损耗 逐渐增加，因为与传统的液体电解质相比，固态电解质阻抗更高；
（d）电池循环后锂金属负极的SEM图。
Nano Energy 53CH(2E0N1LI8) 926–931
15
第二篇
主要内容：
利用具有Li+电导性的Li3N替代了Li2CO3有效降低了界面阻抗。与Li2CO3相比 ，Li3N不仅是一种优良的Li+导体，而且与石榴石表面和锂金属阳极都具有良好的 润湿性，常温下镀层/剥离可稳定循环，无锂枝晶生长。
CHENLI
16
固体电解质的制备
在空气中陈化数日后，制备的LLZT因形成一层Li2CO3 而呈现黄色。为了除去Li2CO3, 将 LLZT球团用碳粉覆盖，在Ar气氛下700℃ 烧结10 h。
（a）PAS的分子结构和PEO-PAS膜的照片， （b）不同混合比PEO-PAS的离子电导率曲线以及当PEO:PAS=3:1时的Li+迁移数
Nano Energy 53CH(2E0N1LI8) 926–931
11
LLZTO
（a
（b
）
）
450 µm
a) LLZTO石榴石的XRD图谱。
~ 5 µm
b) PEO-PAS/LLZTO固体电解质的SEM截面图像。
Li/PCSSE/Li电池
Nano Energy 53CH(2E0N1LI8) 926–931
13
（C）
（c）在0.15 mA cm-2 电流密度下，Li/ PCSSE /Li电池的循环。
（d）65°c时电池在不同的循环时间的 Nyquist图
（e）& （f）循环后Li /PCSSE /Li 电池的横断 面SEM图像
Nano Energy 53CH(2E0N1LI8) 926–931
14
全电池测试
采用Li／ PCSSE ／ LiFePO4制作的全电池的电化学测试结果 （a）充放电电压曲线 （0.1C：145mAh g-1 ，0.2C： 140mAh g-1 ） ，证明了PCSSE可以在全固态锂金属电池中有效工作；
让不够好的世界变得足够好
我们有些人就像是乌龟，走得慢，一路挣扎，到了而立之年还找不到出路。 但乌龟知道，他必须走下去。
CHENLI
4
美国空军 02
收集气象数据
05 牛津大学无机化学实验室主任
研究领域转到电池；研究钴酸锂，LiCoO2 54岁
03 芝加哥大学
固体物理
全固态电 池
耶鲁大学 01
古典文学、哲学、两门化学、数学
石榴石电解质(LLZTO)的制备:Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12
LiOH、La2O3、 ZrO2、Ta2O5混合研
磨24h
压制成颗粒
900℃热处理12h
砂纸抛光
1140℃烧结16h
分解、再次碾压
500MPa，1100℃ 加热10min
滴加PEO-PAS
60℃干燥
CHENLI
9
固体阴极的制备
利用电子束热沉积系统，在真空中蒸发出一层薄薄的Li层到LLZT颗粒上。然后在反应室 内充入氮气，通过氮化反应生成Li3N层。Li3N的厚度可以通过调节LLZT球团上Li金属的蒸发 时间来控制。
CHENLI
17
Nano Lett. 2C0H1E8N, L1I8, 7414−7418
(a) Li2CO3包覆LLZT制备Li3N包覆LLZT球团 的原理图。
固体电解质
CHENLI
汇报人：司思思 日期：2019 03 14
1
目录
CONTENTS
1
背景介绍
2
文献介绍
3
总结
4
致谢
CHENLI
2
PART 1
背景介绍
CHENLI
3
John·B·Goodenough
30岁，入行 58岁，钴酸锂 75岁，磷酸铁锂 94岁，全固态电池 今年他96岁，得到了一个科学家能得到几乎所有荣誉。但是，Goodenough 从来没觉得自己good enough，他只是不断收集线索，继续向前。
（c
（d
）
）
5000 Ω cm2
c) Li/LLZTO/Li电池和Li/PCSSE/Li电池的阻抗。 d) 在65℃下用PCSSE作为电解质的Fe / Fe和Li / Li对称电池的阻
抗曲线;
400 Ω cm2
Nano Energy 53CH(2E0N1LI8) 926–931
12
循环性能比较
Li/LLZTO/Li电池
CHENLI
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8
固体电解质的制备
PEO-PAS的制备
3g 聚环氧乙烷（PEO）和1g 聚（丙烯酰胺-2-甲 基-1-丙烷磺酸钠）锂（PAS）混合溶于20ml 二 甲基乙酰胺/水中，在60℃下搅拌2h。将凝胶溶 液倒入聚酯模子中，在60℃下加热，使溶剂蒸发 。干膜从模具剥离，厚度约150-200μm，用穿孔 盘切出形状并在55℃真空干燥12 h。
06 德克萨斯州大学奥斯丁分校
研究磷酸铁锂，LiFePO4 75岁
04 麻省理工林肯实验室
固体磁性相关研究，第一次接触电池： 钠硫电池
CHENLI
5
石榴石型全固态电解质在常温下的电 导率可达到10-4-10-3S/cm，与常见的 碳酸酯类液态电解液的10-2S/cm非常 接近
对于全固态 电池而言， 固态电解质 是关键技术
面临问题
表面惰性层（LiOH、Li2CO3）与金 属 Li 润湿性差，金属 Li 枝晶在晶界 生长，界面阻抗大
CHENLI
6
PART 2
相关文献介绍
CHENLI
7
第一篇
主要内容：
通过在石榴石电解质表面涂布一层 Li+ 迁移数达到0.9的聚合物电解质的方式 抑制了金属Li 枝晶的生长，并降低了界面阻抗，使得全固态金属电池的首次库 伦效率提高到了97%，循环中库伦效率接近100%。
双三氟甲烷磺 酰亚胺锂
将LiFePO4活性材料与炭黑、交联聚环氧乙烷、LiTFSI (60:12:20:8)混 合研磨，然后将混合物分散在二甲基乙酰胺中，用磁性搅拌棒搅拌一 夜。将浆料涂在碳包覆的铝箔上，形成负极膜，将涂后的铝箔在真空 下55℃干燥一夜。
CHENLI
10
PEO-PAS
0.87- 0.95 1.8x10-5 Scm-1