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Garnet Li7La3Zr2O12-Based Solid-State Lithium Batteries Achieved by In Situ Thermally Polymerized Gel Polymer Electrolyte

材料科学 电解质 阴极 阳极 电池(电) 电化学 锂(药物) 准固态 离子电导率 电极 化学工程 电化学窗口 聚合物 锂电池 复合材料 离子键合 离子 电气工程 物理化学 有机化学 化学 医学 功率(物理) 量子力学 内分泌学 色素敏化染料 工程类 物理
作者
Meng Liu,Wenhao Xie,Bin Li,Yibo Wang,Guangqi Li,Songtong Zhang,Yuehua Wen,Jingyi Qiu,Junhong Chen,Pengcheng Zhao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (38): 43116-43126 被引量:17
标识
DOI:10.1021/acsami.2c09028
摘要

Garnet Li7La3Zr2O12 (LLZO) is a potential solid electrolyte for solid-state batteries (SSBs) because of its high ionic conductivity, electrochemical stability, and mechanical strength. However, large interface resistances arising from deserted cathodes and rigid garnet/electrode interfaces block its application. In order to deal with this issue, a gel polymer electrolyte (GPE) was introduced into the cathode and both sides of LLZO to achieve a solid-state battery. Especially, the provided GPE could be thermally polymerized and solidified in situ, which would integrate LLZO with both anode and cathode and dramatically simplify the battery manufacturing process. Since the interface from rigid LLZO is improved by the flexible GPE buffer, the inability of flexible GPE to inhibit lithium dendrites is compensated by the rigid LLZO in return. As a result, the interface resistances are reduced from 6880 to 473 Ω, the Li symmetric cell exhibits a flat galvanostatic charge/discharge for 400 h without lithium dendrites, and the solid-state Li|GPE@LLZO|LiCoO2 battery exerts a capacity retention of 82.6% after 100 cycles at 0.5 C at room temperature. Such an interfacial engineering approach represents a promising strategy to address solid-solid interface issues and provides a new design for SSBs with high performance.
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