Li7P2S8I固态电解质的湿化学法制备及性能

摘要

对于全固态锂离子电池,固态电解质是制约电池性能的最重要因素之一.以四氢呋喃为反应溶剂,以P2 S5,Li2 S和LiI为反应原材料,采用湿化学法及后续真空热反应方法成功制备出Li7 P2 S8 I固态电解质.通过同步热分析仪、粉末X射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜和能谱仪对所制备电解质样品的形貌、元素分布和物相组成进行表征分析.利用交流阻抗测试、循环伏安法和直流极化等手段研究了Li7 P2 S8 I固态电解质的电化学性能.不同温度对比分析结果表明Li7 P2 S8 I固态电解质的最佳热处理温度为230°C,在此条件下的制备产物具有纳米多孔结构且组成元素分布均匀.电化学测试表明该电解质在25°C下的离子电导率为1.63×10-4 S·cm-1,活化能为0.388 eV,电化学窗口达到5 V,锂离子迁移数高于0.999.该电解质与锂金属组装的对称电池可充放电稳定循环>262次(525 h),表明以此方法制备的Li7 P2 S8 I固态电解质与金属锂负极具有优异的电化学稳定性和化学相容性.