近日，西南交通大学前沿科学研究院焦星星副研究员与莫斯科国立大学Olesya O. Kapitanova研究员在LATP陶瓷电解质烧结技术研究中取得新的进展。相关成果以标题“Two-step sintering technique of LATP ceramic electrolyte with enhanced key parameters”发表在Journal of the European Ceramic Society上。本文的第一作者为莫斯科国立大学材料科学学院博士生徐谢宇。

随着经济和社会的快速发展，现代的新兴产业如电气化交通、空间能源、无人侦查系统等等迫切需要探索高能量密度和安全性的能量储存系统。然而，相对于容量较低的石墨负极(372 mAh g^–1)，锂金属(Li)因其超高的理论比容量(3860 mAh g^–1)和最低的还原电位而被认为是提高锂金属电池系统能量密度的有前途的负极材料（-3.04 V与标准氢电极）。然而，锂金属的不均匀电沉积、锂枝晶的不可控生长以及循环过程中锂与电解质之间的副反应会导致电池的安全问题，库仑效率低，其严重阻碍了锂金属电池（LMB）的发展。相比之下，使用高热稳定性固态电解质代替液态电解液是提升能量密度、解决锂电池安全问题的有效策略，其中NASICON型固态电解质具有高机械强度、高离子电导率、电化学性能稳定性和宽电化学窗口已在固态锂金属电池中得到广泛开发。

图1 LATP固态电解质的电化学性能。

本文通过Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 (LATP)陶瓷的新制备技术重点优化LATP玻璃添加剂的质量分数制成陶瓷粉末，然后通过强化两步烧结程序来改善LATP固态电解质(SSE)颗粒的相对密度和离子电导率。混合的玻璃和陶瓷粉末在最佳质量比为5%/95%经过570℃预退火6小时以及在900°C下保持6小时烧结后得到LATP SSE的相对密度为(96.3±0.2)%和离子电导率为(8.0±0.2)×10-4 S/cm。值得注意的是，LATP SSE的Li||LATP||Li对称电池可以保持的良好的电压稳定性（300小时），并且Li||LATP||NCM111全电池表现出良好的循环性能（在100次循环后容量超过100 mAh/g，其容量保持率为79.1%）。因此，所提出的烧结技术可以有效的提高LATP固态电解质的相对密度和离子电导率，从而加速全固态锂金属电池的发展。

原文信息和链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0955221924002711