OALib Journal期刊
无机全固态锂离子电池界面性能研究进展
DOI: 10.6023/A15040272
Keywords: 固体电解质 ,全固态锂电池 ,界面理论 ,改性措施 ,性能
Abstract:
固体电解质不存在易燃等安全问题,发展固态锂电池技术是解决液体电解质锂电池安全问题的根本途径.随着社会对大体积锂离子电池需求的增长以及人们对电池的安全性关注度的日益提高,发展固态锂离子电池已迫在眉睫.制备性能良好的全固态锂电池的关键在于获得高室温离子导电率的固体电解质以及在电极与电解质之间形成良好的接触面.大量的研究集中在制备高室温导电率的固体电解质,目前已经制备出能与液体电解质相媲美的高室温导电率的固体电解质,但固态锂电池的高倍率性能仍然较差,原因是在电极与固体电解质的界面处具有较高的阻抗.关于固态锂电池电极与电解质界面的研究文章相对较少.本文简要介绍了一些具有高室温导电率的氧化物及硫化物电解质,着重分析了全固态锂电池电极与电解质界面处具有高阻抗的原因以及减少界面阻抗的界面改性方法.
References
[1] Hara, M.; Nakano, H.; Dokko, K.; Okuda, S.; Kaeriyama, A.; Kanamura, K. J. Power Sources 2013, 189, 485. [2] Cai, Y.; Li, Z.-J.; Zhang, H.-L.; Fan, X.; Zhang, S.-J. Acta Chim. Sinica 2010, 68, 1017. (蔡燕, 李在均, 张海朗, 范旭, 张锁江, 化学学报, 2010, 68,1017.) [3] Xu, J.-Q.; Yang, J.; NuLi, Y.-N.; Zhang, W.-B. Acta Chim. Sinica 2005, 63, 1733. (许金强, 杨军, 努丽燕娜, 张万斌, 化学学报, 2005, 63, 1733.) [4] Li, W.; Dahn, J. R.; Wainwright, D. S. Science 1994, 264, 1115. [5] Liu, J.; Xu, J.-Y.; Lin, Y.; Li, J.; Lai, Y.-Q.; Xu, C.-F.; Zhang, J.; Zhu, K. Acta Chim. Sinica 2013, 71, 869. (刘晋, 徐俊毅, 林月, 李劼, 赖延清, 袁长福, 张锦, 朱凯, 化学学报, 2013, 71, 869.) [6] Ogawa, M.; Yoshida, K.; Harada, K. SEI Tech. Rev. 2012, 74, 88. [7] Xi, J.-Y.; Ma, X.-M.; Cui, M.-Z.; Tang, X.-Z. Acta Chim. Sinica 2005, 63, 401. (席靖宇, 马晓梅, 崔梦忠, 唐小真, 化学学报, 2005, 63, 401.) [8] Thangadurai, V.; Weppner, W. J. Power Sources 2005, 142, 339. [9] Amiki, Y.; Sagane, F.; Yamamoto, K.; Hirayama, T.; Sudoh, M.; Motoyama, M.; Iryama, Y. J. Power Sources 2013, 241, 582. [10] Xu, X.-X.; Qiu, Z.-J.; Guan, Y.-B.; Huang, Z.; Jin, Y. Energy Storage Science and Technology, 2013, 2, 331. (许晓雄, 邱志军, 官亦标, 黄祯, 金翼, 储能科学与技术, 2013, 2, 331.) [11] Aono, H.; Sugimoto, S. J. Electrochem. Soc. 1990, 137, 1023. [12] Fu, J. Solid State Ionics 1997, 96, 195. [13] Murugan, R.; Thangadurai, V.; Weppner, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 7778. [14] Stramare, S.; Thangadurai, V.; Weppner, W. Chem. Mater. 2003, 15, 3974. [15] Inaguma, Y.; Itoh, M. Solid State Ionics 1996, 86～88, 257. [16] Kazakevicius, E.; Salkus, T.; Selskis, A.; Selskiene, A.; Dindune, A.; Kanepe, Z.; Ronis, J.; Miskinis, J.; Kazlauskiene, V.; Venckute, V.; Kezionis, A.; Orliukas, A. F. Solid State Ionics 2011, 188, 73 [17] Ortiz, G. F.; Lopez, M. C.; Lavela, P.; Vidal-Abarca, C.; Tirado, J. L. Solid State Ionics 2014, 262, 73 [18] Rao, A. V.; Veeraiah, V.; Rao, A. V. P; Babu, B. K.; Kumar, K. V. Ceram. Int. 2014, 40, 13911. [19] Best, A. S.; Newman, P. J.; Mac Farlane, D. R.; Nairn, K. M.; Wong, S.; Forsyth, M. Solid State Ionics 1999, 126, 191. [20] Klingler, M.; Chu, W. F.; Weppner, W. Solid State Ionics 1997, 3, 289. [21] Aatiq, A.; Menetrier, M.; Jazouli, A. E.; Delmas, C. Solid State Ionics 2002, 150, 391. [22] Zhang, M.; Takahashi, K.; Imanishi, N.; Takeda, Y.; Yamamoto, O.; Chi, B.; Pu, J.; Li, J. J. Electrochem. Soc. 2012, 159, A1114. [23] Ohta, S.; Kobayashi, T.; Seki, J.; Takahiko, A. J. Power Sources 2012, 202, 332. [24] Beck, F.; Ruetschi, P. Electrochim. Acta 2000, 45, 2467. [25] Sakuda, A.; Hayashi, A.; Tatsumisago, M. Chem. Mater. 2010, 22, 949. [26] Fu, J. J. Mater. Sci. 1998, 33, 149. [27] Chowdari, B. V. R.; Subba Rao, G. V.; Lee, G. Y. H. Solid State Ionics 2000, 136, 1067. [28] West, W. C.; Whitacre, J. F.; Lim, J. R. J. Power Sources 2004, 126, 134. [29] Dudney, N. J. J. Power Sources 2000, 89, 176. [30] Zheng, N.; Bu, X.; Feng, P. Nature 2003, 426, 428. [31] Kanno, R.; Hata, T.; Kawamoto, Y.; Irie, M. Solid State Ionics 2000, 130, 97. [32] Kanno, R.; Murayama, M. J. Electrochem. Soc. 2001, 148, A742. [33] Kamaya, N.; Homma, K.; Yamakawa, Y.; Hirayama, M.; Kanno, R.; Yonemura, M.; Kamiyama, T.; Kato, Y.; Hama, S.; Kawamoto, K.; Mitsui, A. Nat. Mater. 2011, 10, 1038. [34] Xu, X.-X.; Wen, Z.-Y. J. Inorg. Mater. 2005, 20, 21. (徐晓雄, 温兆银, 无机材料学报, 2005, 20, 21.) [35] Hayashi, A.; Hama, S.; Morimoto, H.; Tatsumisago, M.; Minami, T. J. Am. Ceram. Soc. 2001, 84, 477. [36] Ngai, K. L. Phys. Rev. B 1993, 48, 13481. [37] Zhang, Z.; Kennedy, J. H.; Thompson, J.; Anderson, S.; Lathrop, D. A.; Eckert, H. Appl. Phys. A 1989, 49, 41. [38] Tatsumisago, M.; Hayashi, A. Solid State Ionics 2012, 225, 342. [39] Hayashi, A.; Hama, S.; Minami, T.; Tatsumisago, M. Electrochem. Commun. 2003, 5, 111. [40] Mizuno, F.; Ohtomo, T.; Hayashi, A.; Tadanaga, K.; Tastumisago, M. Solid State Ionics 2006, 177, 2753. [41] Minami, K.; Mizuno, F.; Hayashi, A.; Tatsumisago, M. Sold State Ionics 2007, 178, 837. [42] Mizuno, F.; Hayashi, A.; Tadanaga, K.; Tasumisago, M. Adv. Mater. 2005, 17, 918. [43] Minami, K.; Hayashi, A.; Ujiie, S.; Tassumisago, M. Solid State Ionics 2011, 192, 122. [44] Tatsumisago, M.; Hirai, K.; Hirata, T.; Takahashi, M.; Minami, T. Solid State Ionics 1996, 86～88, 487. [45] Ujiie, S.; Hayashi, A.; Tatsumisago, M. J. Solid State Electrochem. 2013, 17, 675. [46] Ujiie, S.; Hayashi, A.; Tatsumisago, M. Solid State Ionics 2012, 211, 42. [47] Takada, K.; Aotani, N.; Iwamoto, K.; Kondo, S. Solid State Ionics 1996, 86～88, 877. [48] Hayashi, A.; Tatsumisago, M.; Minami, T. J. Electrochem. Soc. 1999, 146, 3472. [49] Tatsumisago, M.; Hirai, K.; Minami, T.; Takahashi, M. J. Phys. Chem. 1997, 38, 63. [50] Tatsumisago, M.; Machida, N.; Minami, T. J. Ceram. Soc. Jpn. 1987, 95, 197. [51] Minami, T.; Hayashi, A.; Tasumisago, M. Solid State Ionics 2006, 177, 2715. [52] Minami, T.; Machida, N. Mater. Chem. Phys. 1989, 23, 63. [53] Minami, T.; Hayashi, A.; Tatsumisago, M. Solid State Ionics 2000, 136～137, 1015. [54] Seino, Y.; Ota, T.; Takada, K.; Hayashi, A.; Tasumisago, M. Energy Environ. Sci. 2004, 7, 627. [55] Kanno, R.; Murayama, M. J. Electrochem. Soc. 2001, 148, A742. [56] Wada, H.; Menetrier, M.; Levasseur, A.; Hagenmuller, P. Mater. Res. Bull. 1983, 18, 189. [57] Kennedy, J. H.; Sahami, S.; Shea, S. W.; Zhang, Z. Solid State Ionics 1986, 18～19, 368. [58] Morimoto, H.; Yamashita, H.; Tatsumisago, M.; Minami, T. J. Am. Ceram. Soc. 1999, 82, 1352. [59] Mizuno, F.; Hayashi, A.; Tadanaga, K.; Tatsumisago, M. Solid State Ionics 2006, 177, 2721. [60] Hayashi, A.; Minami, K.; Ujiie, S.; Tatsumisago, M. J. Non-Cryst. Solids 2010, 356, 2670. [61] Minami, T. Bull. Inst. Chem. Res. 1994, 72, 305. [62] Schwarz, R. B.; Koch, C. C. Appl. Phys. Lett. 1986, 49, 146. [63] Tatsumisago, M.; Hama, S.; Hayashi, A.; Morimoto, H.; Minami, T. Solid State Ionics 2002, 154～155, 635. [64] Seino, Y.; Ota, Tsuyoshi.; Takada, K. J. Power. Sources 2011, 196, 6488. [65] Takada, K. Langmuir 2013, 29, 7538. [66] Ohta, N.; Takada, K.; Zhang, L.; Ma, R.; Osada, M.; Sasaki, T. Adv. Mater. 2006, 18, 2226. [67] Takada, K.; Ohta, N.; Tateyama, Y. J. Inorg. Organomet. Polym. 2014, 10, 1007. [68] Takada, K.; Ohta, N.; Zhang, L.-Q.; Xu, X.-X.; Hang, B. T.; Ohnishi, T.; Osada, M.; Sasaki, T. Solid State Ionics 2012, 225, 594. [69] Ohta, N.; Takada, K.; Sakaguchi, I.; Zhang, L.-Q.; Ma, R.-Z.; Fukuda, K.; Osada, M.; Sasaki, T. Electrochem. Commun. 2007, 9, 1486. [70] Takada, K.; Ohta, N.; Zhang, L.-Q.; Fukuda, K.; Sakaguchi, I.; Ma, R.; Osada, M.; Sasaki, T. Solid State Ionics 2008, 179, 1333. [71] Sakuda, A.; Kitaura, H.; Hayashi, A.; Tadanaga, K.; Tatsumisago, M. J. Power Sources 2009, 189, 527. [72] Takada, K.; Xu, X.-X.; Fukuda, K.; Kumagai, K.; Watanabe, K.; Akatsuka, K. J. Electrochem. Soc. 2012, 44, 305. [73] Sakuda, A.; Hayashi, A.; Tatsumisago, M. Chem. Mater. 2010, 22, 949. [74] Woo, J. H.; Trwvey, J. M.; Cavanagh, A. S.; Choi, Y. S.; Kim, S. C.; George, S. M.; Oh, K. H.; Lee, S. H. J. Electrochem. Soc. 2012, 159, A1120. [75] Sakuda, A.; Kitaura, H.; Hayashi, A.; Tadanaga, K.; Tatsumisago, M. J. Electrochem. Soc. 2009, 156, A27. [76] Sakuda, A.; Hayashi, A.; Tatsumisago, M. J. Electrochem. Soc. 2010, 195, 599. [77] Machida, N.; kashiwagi, J.; Naito, M.; Shigematsu, T. Solid State Ionics 2012, 225, 354. [78] Sakuda, A.; Kitaura, H.; Hayashi, A.; Tadanaga, K.; Tatsumisago, M. Electrochem. Solid-State Lett. 2008, 11, A1. [79] Kobayashi, T.: Yamada, A.; Kanno, R. Electrochim. Acta 2008, 53, 5045. [80] Kanno, R.; Murayama, M.; Inada, T.; Kobayashi, T.; Sakamoto, K.; Sonoyama, N.; Yamada, A.; Kondo, S. Electrochem. Solid-State Lett. 2004, 7, A455. [81] Tatsumisago, M.; Mizuno, F.; Hayashi, A. J. Power Sources 2006, 159, 193. [82] Hayashi, A.; Tatsumisago, M. Electron. Mater. Lett. 2012, 8, 199. [83] Sakuda, A.; Hayatoshi, A.; Ohtomo, T.; Hama, S.; Tatsumisago, M. Electrochem. Solid-State Lett. 2010, 13(6), A73. [84] Sakuda, A.; Hayashi, A.; Hama, S.; Tatsumisago, M. J. Am. Ceram. Soc. 2010, 93, 765. [85] Hayashi, A.; Tatsumisago, M. Electron. Mater. Lett. 2012, 8, 199. [86] Sakuda, A.; Hayashi, A.; Ohtomo, T.; Hama, S.; Tatsumisago, M. J. Power Sources 2011, 196, 6735. [87] Shin, B. S.; Nam, Y. J.; Oh, D. Y.; Kim, D. H.; Kim, W. J.; Jung, Y. S. Electrochim. Acta 2014, 146, 395. [88] Kitaura, H.; Hayashi, A.; Ohtomo, T.; Hama, S.; Tatsumisago, M. J. Mater. Chem. 2011, 21, 118. [89] Landstorfer, M.; Funken, S.; Jacob, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 12817. [90] Yamamoto, K.; Iriyama, Y.; Asaka, T.; Hirayama, T.; Fujita, H.; Fisher, C. A. J.; Nonaka, K.; Sugita, Y.; Ogumi, Z. Angew. Chem. 2010, 122, 4516. [91] Yamada, H.; Oga, Y.; Saruwatari, I.; Moriguchi, I. J. Eletrochem. Soc. 2012, 159, A380. [92] Ji, X.; Nazar, L. F. J. Mater. Chem. 2010, 20, 9821. [93] West, W. C.; Whitacre, J. F.; Ratnakumar, B. V. J. Eletrochem. Soc. 2003, 150, A1660. [94] Tomczuk, Z.; Tani, B.; Otto, N. C.; Roche, M. F.; Vissers, D. R. J. Electrochem. Soc. 1982, 129, 925. [95] Whittingham, M. S. Science 1976, 192, 1126. [96] Jin, Z.-Q.; Xie, K.; Hong, X.-B. Acta Chim. Sinica 2014, 72, 11. (金朝庆, 谢凯, 洪晓斌, 化学学报, 2014, 72, 11.) [97] Yamin, H.; Gorenshtein, A.; Penciner, J.; Sternberg, Y.; Peled, E. J. Electrochem. Soc. 1988, 135, 1045. [98] Hayashi, A.; Ohtomo, T.; Mizuno, F.; Tadanaga, K.; Tatsumisago, M. Electrochem. Commun. 2013, 5, 701. [99] Machida, N.; Kobayashi, K.; Nishikawa, Y.; Shigematsu, T. Solid State Ionics 2004, 175, 247. [100] Hayashi, A.; Ohtsubo, R.; Ohtomo, T.; Mizuno, F.; Tatsumisago, M. J. Power Sources 2008, 183, 422. [101] Tatsumisago, M.; Nagao, M.; Hayashi, A. J. Asian Ceram. Soc. 2013, 1, 17. [102] Gu, D.-M.; Zhang, C.-M.; Gu, S.; Zhang, Y.; Wang, Y.; Qiang, L.-S. Acta Chim. Sinica 2012, 70, 2115. (顾大明, 张传明, 顾硕, 张音, 王余, 强亮生, 化学学报, 2012, 70, 2115.) [103] Hasegawa, S.; Imanishi, N.; Zhang, T.; Xie, J.; Hirano, A.; Takeda, Y.; Yamamoto, O. J. Power Sources 2009, 189, 371. [104] Kumar, B.; Kumar, J.; Leese, R.; Fellner, P. J.; Rodrigues, S. J.; Abraham, K. M. J. Electrochem. Soc. 2010, 17, A50.Inaguma, Y.; Nakashima, M. J. Power Sources 2013, 228, 250.
Full-Text
Contact Us
service@oalib.com
QQ:3279437679
WhatsApp +8615387084133
