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  近日，斯坦福大學(xué)的崔屹教授和浙江工業(yè)大學(xué)的陶新永教授等人通過一步Pechini溶膠-凝膠法將Al3+/Nb5+共摻雜立方Li7La3Zr2O12（LLZO）納米顆粒和LLZO納米顆粒修飾的多孔碳泡沫（LLZO@C）進行了合成。與無填料樣品相比，LLZO納米顆粒填充的聚（環(huán)氧乙烷）電解質(zhì)展現(xiàn)出良好的電導(dǎo)率�；贚LZO@C的硫復(fù)合正極可以在人體溫度37℃具有>900 mAh g–1的容量，在50和70℃下分別具有1210和1556mAh g-1的高容量。

基于LLZO納米結(jié)構(gòu)的全固態(tài)Li-S電池的示意圖

使用LLZO@C基體和PEO粘合劑構(gòu)建S正極旨在降低S與離子/電子傳導(dǎo)基體之間的界面電阻

通過一步Pechini溶膠-凝膠法合成的LLZO@C的形貌和顯微組織

（a-c）LLZO @ C樣品的SEM圖像；（d-h）LLZO@C樣品的TEM圖像；（f，h）分別是e中對應(yīng)于區(qū)域A和B的HRTEM圖像；（g）碳泡沫的HRTEM圖像；（i）h中對應(yīng)于HRTEM圖像的FFT圖案

LLZO@C樣品的TEM圖像和元素映射

（a）LLZO@C的低倍率TEM圖像；（b）a中由紅色箭頭表示的相應(yīng)顆粒的高倍率TEM圖像；（c-h）C，O，La，Zr，Al和Nb的元素圖

LLZO與Li金屬負(fù)極穩(wěn)定性的原位TEM研究

（a）在與Li金屬負(fù)極（右）接觸之前，LLZO涂覆的Cu電極（左）的TEM圖像；（b）與Li負(fù)極接觸的LLZO的TEM圖像；（c-f）Li運輸時間分別為為5,15,30和60分鐘的形態(tài)演化的STEM圖像；（g）從Li金屬負(fù)極脫離的LLZO涂覆的Cu電極的TEM圖像；（h）分離后LLZO納米粒子的TEM圖像；（i）在h中LLZO納米顆粒表面的相應(yīng)HRTEM圖像

LLZO-PEO-LiClO4電解質(zhì)和固態(tài)Li-S電池的電化學(xué)性能

（a）具有不同LLZO濃度的納米復(fù)合材料LLZO-PEO-LiClO4的導(dǎo)電性；（b）在37℃下具有0.05mA cm-2的固化密度的S@LLZO@C正極的第1，第20和第80個循環(huán)的典型充電/放電曲線；（c）在50℃下具有0.1mA cm-2的S@LLZO@C和S@C正極的典型充電/放電曲線；（d）在37℃下電流密度為0.05mA cm-2的S@LLZO@C陰極的循環(huán)性能和庫侖效率

  通過簡便的一步Pechini溶膠-凝膠法，已經(jīng)成功地制備了Al3+/Nb5+ 摻雜的立方LLZO和LLZO@C納米結(jié)構(gòu)，經(jīng)過優(yōu)化后，在20和40℃下，具有15wt％LLZO的PEO-LiClO 4聚合物電解質(zhì)分別顯示9.5×10-6和1.1×10-4 S cm-1的高電導(dǎo)率。使用LLZO @ C納米結(jié)構(gòu)作為基體加載S，固態(tài)Li-S電池在人體溫度37℃下展示出超過900mAh g-1的比容量。這些固態(tài)電極和電解質(zhì)的合理設(shè)計策略將為下一代儲能開辟新途徑。

  論文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.7b00221