Co0.1Fe0.9S2@Li7P3S11正极材料的制备及其在全固态锂电池中的性能

摘要

全固态锂电池采用金属硫化物FeS2作为正极材料能实现较高的可逆比容量,但是循环过程中较大的应力/应变和不良的固固接触引起的界面失效,严重影响了其在全固态锂电池中的电化学性能.本工作采用溶剂热法制备了 Co掺杂FeS2的纳米颗粒,随后在Co0.1Fe0.9S2纳米颗粒表面原位沉积离子电导率较高的Li7P3S11固体电解质,获得Co0.1Fe0.9S2@Li7P3S11纳米复合材料,并将其应用于全固态锂电池中,过渡金属Co的掺杂能提高FeS2的电化学反应动力学性能,而Li7P3S11固体电解质原位包覆能进一步改善固固接触,提高界面锂离子传输特性,继而提高全固态锂电池电化学性能.进一步通过透射电子显微镜(TEM)表征,证实了 Li7P3S1固体电解质包覆在Co0.1Fe0.9S2纳米颗粒表面.电化学测试表明,Li7P3S11固体电解质颗粒的包覆能有效提高以FeS2为活性物质的全固态锂电池的充放电比容量和循环稳定性.Co0.1Fe0.9S2@Li7P3S11复合材料在200 mA/g的电流密度下,首次放电比容量达到882.1 mA-h/g,循环100圈后放电比容量仍保持在670.9 mA·h/g.本研究有助于推动金属硫化物正极材料在全固态锂电池中的应用,从而为实现更高能量密度的全固态锂电池提供实验依据.