具有FePS3電極的硫化物固態電解質全固態鋰電池研究

具有FePS3電極的硫化物固態電解質全固態鋰電池研究

在具有硫化物固體電解質的全固態鋰電池中，使用了混合活性材料、固態電解質和導電添加劑的復合電極，以增強電池中鋰離子的擴散性和電子傳導性。然而，向復合電極中添加固態電解質和電子傳導添加劑，則意味著減少電池中活性材料的量。提出用FePS3作為全固態鋰電池的電極材料，而不是混合固態電解質和導電添加劑。

制備FePS3的過程為：由鐵素體、紅磷和硫反應合成出FePS3。首先，使用瑪瑙研缽和研杵將3種物質的粉末混合；然后，將混合物放在真空的溫度為998K的石英管中加熱24h。為了除去反應后樣品中多余的紅磷和硫，首先需要將所得樣品在真空溫度為598K的石英管中加熱20min；然后將所得產物放入瑪瑙研缽中研磨，并使用孔徑為100μm的篩子進行篩選，除去其中大于100μm的顆粒；最后使用具有CuK輻射源的X射線衍射儀記錄FePS3粉末的X射線衍射（XRD）圖案。通過能量色散X射線光譜掃描電子顯微鏡（SEM）研究所得FePS3粉末的形貌和組成。

研究結果表明，使用FePS3電極的全固態電池能夠在室溫條件和0.13mA/cm2的恒定電流密度下，表現出超過30個循環可逆的充放電行為，而且在第30個循環周期中，該電池的放電容量仍可達到107mAh/g。該結果與具有固態電解質和含有導電添加劑電極的電池結果相當，因此得知，任何固態電解質或含有導電添加劑的FePS3電極都不具有足夠的鋰離子擴散路徑和電子傳導性。

研究結果還表明，通過增加全固態電池中FePS3電極的量，可以增加電池容量。因此，在FePS3作為具有硫化物基固態電解質的全固態電池中，鐵基電極是非常有潛力的。

刊名：Electrochimica Acta（英）

刊期：2017年第241期作者：Fujii Y.et al

編譯：陳少帥