利用Ce2S3对70Li2S-30P2S5玻璃陶瓷态电解质掺杂改性的研究

• 作者: 丁飞 刘兴江 张楠 徐强 赵旭升 钟学奇
• 来源期刊: 高校化学工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 掺杂 三硫化二铈 硫化物固体电解质 离子电导率 全固态锂电池
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 材料科学与工程
• 页码范围: 200-207
• 页数: 8页
• 分类号: TQ152
• 字数: 5618字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1003-9015.2020.01.025

摘要

为了提高70Li2S-30P2S5玻璃陶瓷态电解质的离子电导率和电化学性能,提出利用Ce2S3掺杂改性的方法.采用高能球磨和热处理相结合的方法制备了一系列组分为70Li2S-(30-x)P2S5-xCe2S3(x=0,0.5,1,2,3)的玻璃陶瓷态电解质.通过差示扫描量热法(DSC),X射线衍射(XRD),拉曼光谱,扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试等表征手段,对掺杂不同比例Ce2S3的Li2S-P2S5基固体电解质进行分析测试.研究结果表明:掺杂适量的Ce2S3不仅可以提高70Li2S-30P2S5玻璃陶瓷态电解质的离子电导率,还可以降低其与正极材料的界面电阻.其中,掺杂1％Ce2S3得到的70Li2S-29P2S5-1Ce2S3玻璃陶瓷态电解质表现出最高的室温离子电导率(1.52×10-3 S.cm-1),明显高于70Li2S-30P2S5玻璃陶瓷态电解质的室温离子电导率.对比LiCoO2/70Li2S-30P2S5/Li-In和LiCoO2/70Li2S-29P2S5-1Ce2S3/Li-In 2种全固态锂电池,后者表现出更好的放电性能,在室温下0.1C时的初始放电比容量为105.3 mAh.g-1,循环50圈后的放电比容量为91.8 mAh.g-1,容量保持率为87.2％.