發(fā)展安全的全固態(tài)電池是取代有毒易燃的液態(tài)Li+電池的關(guān)鍵技術(shù)，且固態(tài)電解質(zhì)是Li–S和Li–air電池的核心部件。鋰離子固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)具有較寬的電化學(xué)窗口，較高的鋰離子電導(dǎo)率，可以在電解質(zhì)/電極界面上快速轉(zhuǎn)移，且總厚度應(yīng)小于20μm。氧基固態(tài)電解質(zhì)在空氣中穩(wěn)定且有較寬的電化學(xué)窗口，但界面接觸差，較強(qiáng)的Li+-O2?離子健不穩(wěn)定，易生成絕緣Li2CO3與LiOH等化合物造成容量下降。因此需要探索具有空氣穩(wěn)定性、高離子導(dǎo)電性以及低界面阻抗的新型無機(jī)電解質(zhì)。NASICON-型Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3具有室溫高達(dá)10?3 S/cm的Li+電導(dǎo)率，但是高價Ti4+容易被還原。LiZr2(PO4)3比Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3更穩(wěn)定，但室溫電導(dǎo)率有待提高。 來自德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校鋰電之父J. B. Goodenough團(tuán)隊在NASICON型LiZr2(PO4)3材料中通過異價摻雜（Mg2+取代Zr4+），得到Li1.2Mg0.1Zr1.9(PO4)3(LMZP)，其Li+電導(dǎo)率比LiZr2(PO4)3提高兩個數(shù)量級，7Li和6Li核磁共振表明LMZP中85%的Li+有較高的遷移率而在LiZr2(PO4)3中只有15%。同時通過Li/LMZP/Li電池研究了負(fù)極-電解質(zhì)界面，通過Li/LMZP/LiFePO4電池研究了正極-電解質(zhì)界面，表明LMZP固態(tài)電解質(zhì)顯著提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。相關(guān)論文以題為“NASICONLi1.2Mg0.1Zr1.9(PO4)3 Solid Electrolyte for an All-Solid-State Li-Metal Battery”發(fā)表在Small Methods。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smtd.202000764
圖1. a) 由傳統(tǒng)燒結(jié)法（CS）和SPS燒結(jié)制備的Li1+2xMgxZr2?x(PO4)3 (0.05≤x≤0.15)樣品的XRD圖，b) 1050 °C 10分鐘SPS燒結(jié)的Li1.2Mg0.1Zr1.9(PO4)3(LMZP)樣品的SEM斷面圖，C)室溫電化學(xué)阻抗圖(插圖:等效電路)和d) 在298 370 K的溫度范圍內(nèi)CS和SPS燒結(jié)的LMZP樣品的阿累尼烏斯擬合圖
