基于石榴石固体电解质的新型熔融锂-钼-氯化亚铁电池学术资讯

来源：X一MOL资讯

锂离子电池安全性是近年来新能源储能领域关心的重要问题。锂离子电池通常采用有机溶剂作为电解液，而这类有机溶剂极易燃烧，电池一旦由于内短路产生高温或者火花，电解液将在瞬间被点燃并导致整个电池发生爆炸。利用固态电解质替代易燃的有机电解液，是提升锂离子电池安全性的必由之路。目前商业化的固态电池体系（ZEBRA电池、Na-S电池）仍然具有较大的应用局限性，发展高能量密度、高安全性、低成本的新型体系是固态电池产业发展的当务之急。
近日，郑州大学金阳副教授团队联合清华大学伍晖副教授、斯坦福大学崔屹教授提出一种基于石榴石固体电解质的新型熔融锂-氯化亚铁电池，该电池正极采用廉价铁粉、氯化锂作为反应物，钼粉作为添加剂，负极采用熔融锂金属。与传统电池反应机理不同，该电池创新性地实现了可逆的Fe-Mo合金化、去合金反应与电池放电、充电过程同步进行，Fe-Mo合金在脱锂化过程中自发形成的多孔Mo骨架能够良好抑制金属铁颗粒的奥氏熟化问题。此外，采用锂负极和锂离子陶瓷电解质，克服了传统热电池金属离子对固体电解质的腐蚀问题。在相同的电池成本（$12 kWh-1）下，该Li-Mo-FeCl2电池的理论能量密度超过传统Na-FeCl2 ZEBRA电池25%。实验结果进一步证明，该电池具有优良的循环性能（循环300次后为472 mAh gLiCl-1，活性物质为50 mg），同时对过充过放（3−1.6 V）和高低温交（25−250 °C）具有较强耐受性。上述原位、可逆的合金化-去合金化反应机制为改善其它金属-金属卤化物电池性能提供了简单有效的思路与策略。

图1. Li-Mo-FeCl2电池体系示意图及电化学反应
这一成果近期发表在Advanced Materials 上。郑州大学徐晶副教授和清华大学刘凯博士为本文共同第一作者。

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