利用Li7La3Zr2O12（LLZO）表面的天然Li2CO3层制备高性能三层复合电解质，用于半固态电池

《Small》：Harnessing Native Li2CO3 Layers on Li7La3Zr2O12 (LLZO) for High-Performance Tri-Layer Composite Electrolytes in Semi-Solid-State Batteries

半固态电解质中，LLZO表面形成的LiOH和Li2CO3层会导致凝胶化，限制量产。采用EVA作为中间层构建PVDF-HFP/LLZO-EVA/PVDF-HFP三明治结构，抑制凝胶化并提升锂离子迁移数（0.89）和离子电导率（0.38 mS cm?1）。电池测试显示循环性能优异。该结构无需去除LLZO表面副产物，便于工业化应用。

　　

摘要

高含量的无机固体电解质（ISEs）是半固态电解质（SSSEs）的关键，例如含有石榴石型Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）的复合聚合物电解质。然而，LLZO表面不可避免地会形成LiOH和Li₂CO₃层，这些物质在与PVDF-HFP混合时会导致浆料发生凝胶化，从而限制了LLZO在大规模生产和商业化中的应用。本文报道了一种三层结构：首先使用具有高弹性、热稳定性的乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）共聚物作为LLZO的骨架，并通过氢键与LiOH和Li₂CO₃相互作用；随后在骨架的两侧涂覆PVDF-HFP。这种PVDF-HFP/LLZO-EVA/PVDF-HFP三层结构不仅抑制了凝胶化反应，还表现出较高的锂离子传输数（0.89）和有效的离子导电性（0.38 mS cm^?1）。Li MAS固态核磁共振（NMR）和T₁松弛时间测量结果揭示了锂离子在该三层结构中的传输机制。此外，采用PVDF-HFP/LLZO-EVA/PVDF-HFP三层结构作为电解质的Li/NCM半电池和石墨/LFP软包全电池在200次循环后仍表现出优异的循环性能。由于我们的三层结构无需去除LLZO表面的Li₂CO₃层，这为半固态电池的商业化开辟了新的途径。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。