LiNbO3负极薄膜电化学性能及全固态薄膜锂离子电池应用

胡雪晨 夏求应 岳钒 何欣怡 梅正浩 王金石 夏晖 黄晓东

引用本文: 胡雪晨, 夏求应, 岳钒, 何欣怡, 梅正浩, 王金石, 夏晖, 黄晓东. LiNbO3负极薄膜电化学性能及全固态薄膜锂离子电池应用[J]. 物理化学学报, 2024, 40(2): 230904. doi: 10.3866/PKU.WHXB202309046 shu
Citation:  Xuechen Hu, Qiuying Xia, Fan Yue, Xinyi He, Zhenghao Mei, Jinshi Wang, Hui Xia, Xiaodong Huang. Electrochemical Characteristics of LiNbO3 Anode Film and Its Applications in All-Solid-State Thin-Film Lithium-Ion Battery[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2024, 40(2): 230904. doi: 10.3866/PKU.WHXB202309046 shu

LiNbO3负极薄膜电化学性能及全固态薄膜锂离子电池应用

    通讯作者: 黄晓东, xdhuang@seu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家重点研发计划 2020YFB2007400

摘要: 全固态薄膜锂离子电池具有易微型化与集成化等优点,因此,非常适合为微系统供电。负极对全固态薄膜锂离子电池的性能有重要影响。现有电池通常采用金属锂作为负极,然而其枝晶生长问题及低的热稳定性限制了相应电池在工业、军事等高温、高安全场合应用。为此,本文系统研究了LiNbO3薄膜的电化学性能,结果表明:LiNbO3薄膜呈现高比容量(410.2 mAh·g−1)、高倍率(30C时比容量80.9 mAh·g−1)和长循环性能(2000圈循环后的容量保持率为100%),以及高的室温离子电导率(4.5 × 10−8 S·cm−1)。在此基础上,基于LiNbO3薄膜构建出全固态薄膜锂离子电池Pt|NCM523|LiPON|LiNbO3|Pt,其展现出较高的面容量(16.3 μAh·cm−2)、良好的倍率(30 μA·cm−2下比容量1.9 μAh·cm−2)及长循环稳定性(300圈循环后的容量保持率为86.4%)。此外,该电池表现出优秀的高温性能,连续在100 ℃下工作近200 h的容量保持率高达95.6%。研究表明:LiPON|LiNbO3界面不论在充放电循环还是高温下均非常稳定,这有助与提升全电池综合性能。

English

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  • 发布日期:  2024-02-15
  • 收稿日期:  2023-09-28
  • 接受日期:  2023-11-06
  • 修回日期:  2023-11-03
  • 网络出版日期:  2023-11-13
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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