福州大学牵手日本长崎大学：全固态锂电池负极新发现

颗粒在线讯：研究背景

随着锂离子电池的推广，传统锂离子电池，由于采用有机电解液，其安全问题受到越来越多的关注和担忧。全固态锂离子电池由于高安全性、高能量密度等优点被认为是具有潜力的常规锂离子电池的替代品。

其中，硫化物基固态电解质凭借着制备工艺简单、机械性能好、离子电导率高等优势是富有可产业化前景的固态电解质。然而，电极材料与固态电解质之间不匹配性限制了全固态锂离子电池的进一步发展。

在此，本论文发现SnS在碳热还原效应下会发生迁移，进而产生S缺陷。而S缺陷的产生有利于电极材料与固态电解质界面的稳定，从而获得了高性能的全固态锂离子电池。

文章简介

本文中，来自福州大学的魏明灯教授，黄淑萍教授与日本国立長崎大学的森口勇教授合作，在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上发表题为“Regulating the effects of SnS shrinkage in all-solid-state lithium-ion batteries with excellent electrochemical performance”的观点文章。

该观点文章分析了SnS的收缩现象，进而增强了电极材料与固态电解质的界面稳定性。

图 1. 不同温度下获得的SnS的EDS 和EELS谱图

文章要点

要点一：SnS的收缩现象

如图1所示，通过对比相同含碳量，不同温度下样品的元素分布图 (1-SnS-400, 1-SnS-500和1-SnS-600), 可以发现随着温度的升高，SnS的收缩现象越明显。Sn元素的分布向内部迁移明显，从而产生了S 缺陷，说明制备温度的升高有利于缺陷的产生。

而对比相同温度和不同含碳量的样品(1-SnS-400和2-SnS-400), 可以发现，碳含量的增加也同样有助于缺陷的产生。

要点二：SnS和固态电解质之间的匹配性

将获得不同样品进行全固态锂离子电池的组装，研究结果表明：缺陷浓度的增加，有利于获得SnS与固态电解质之间稳定的电化学性能。

因此，本篇中样品1-SnS-600和2-SnS-400的循环稳定性最好，即：缺陷的浓度增加有利于增强SnS与固态电解质之间的匹配性。

要点三：前瞻

当前对固态电解质与电极材料之间的匹配性问题还在探索当中。相比于常规锂离子电池，全固态锂离子已开发的负极材料很少。对材料进行缺陷引入也为以后的电极材料的设计提供一个思路。

文章链接

Regulating the effects of SnS shrinkage in all-solid-state lithium-ion batteries with excellent electrochemical performance

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132424