锂电之父Goodenough团队再发力！助力全固态锂金属电池

全固态电池由于高能量密度、长循环寿命、高倍率性能以及安全等优点而备受关注。作为全固态电池的核心部件，固态电解质一直是制约固态电池发展的瓶颈。本文采用Mg掺杂NASICON型固态电解质LiZr2(PO4)3得到Li1.2Mg0.1Zr1.9(PO4)3，Li+电导率得到巨大提升，同时研究了电池界面特性。

发展安全的全固态电池是取代有毒易燃的液态Li+电池的关键技术，且固态电解质是Li–S和Li–air电池的核心部件。锂离子固态电解质应具有较宽的电化学窗口，较高的锂离子电导率，可以在电解质/电极界面上快速转移，且总厚度应小于20μm。氧基固态电解质在空气中稳定且有较宽的电化学窗口，但界面接触差，较强的Li+-O2离子健不稳定，易生成绝缘Li2CO3与LiOH等化合物造成容量下降。因此需要探索具有空气稳定性、高离子导电性以及低界面阻抗的新型无机电解质。NASICON-型Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3具有室温高达103 S/cm的Li+电导率，但是高价Ti4+容易被还原。LiZr2(PO4)3比Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3更稳定，但室温电导率有待提高。

来自德克萨斯大学奥斯汀分校锂电之父J. B. Goodenough团队在NASICON型LiZr2(PO4)3材料中通过异价掺杂（Mg2+取代Zr4+），得到Li1.2Mg0.1Zr1.9(PO4)3(LMZP)，其Li+电导率比LiZr2(PO4)3提高两个数量级，7Li和6Li核磁共振表明LMZP中85%的Li+有较高的迁移率而在LiZr2(PO4)3中只有15%。同时通过Li/LMZP/Li电池研究了负极-电解质界面，通过Li/LMZP/LiFePO4电池研究了正极-电解质界面，表明LMZP固态电解质显著提高电池的循环稳定性。相关论文以题为“NASICONLi1.2Mg0.1Zr1.9(PO4)3 Solid Electrolyte for an All-Solid-State Li-Metal Battery”发表在Small Methods。

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