锂磷氧氮(LiPON)固态电解质与Li负极界面特性

摘要

近年来,全固态锂离子电池因其高安全性、高能量密度、简单的电池结构等优势成为研究热点.然而电极与电解质的固固界面问题严重影响电池性能的进一步提升,从而受到了广泛关注.本文采用从头算分子动力学对LiPON/Li界面进行了模拟.研究发现,界面处原子互扩散现象明显,并形成薄界面层.相比LiPON体相结构,界面层以Li为中心原子的Li[O2N2],Li[O3N],Li[O4]四面体局域结构占比明显减少,并且界面层Li-O,Li-N,P-O和P-N的平均配位数均有所减小.由于界面层结构和配位数的变化使得Li受到O,N的离子键作用更弱,Li离子扩散过程中受到的阻碍更小.这一点对于LiPON电解质在实际电池应用中的性能起到了积极促进作用.