基于Li10GeP12S2全固态电池关键材料的热稳定性

作     者：张文杰 任东生 吴宇 芮新宇 刘翔 冯旭宁 卢兰光 

作者机构：北京理工大学材料学院 清华大学车辆与运载学院 北京航空航天大学材料科学与工程学院 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2025年第6期

页      面：2193-2199页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFB3807700) 国家自然科学基金(52476174,52477215,52076121) 

主　　题：全固态锂电池 Li10GeP12S2 高能量密度 热稳定性 

摘      要：全固态锂电池具有宽工作温域、高能量密度和高功率密度等优势，是最具有潜力的下一代储能候选电池之一。硫化物电解质Li10GeP12S2（LGPS）凭借其超高的锂离子电导率(1×10-3S/cm)吸引了研究者的广泛关注。但是，高能量密度体系下的LGPS全固态电池关键材料的热稳定性并没有被报道。本工作研究了LGPS为固态电解质，正极为LiNi0.92Co0.04Mn0.04O2（NCM92）、负极为SiC的全固态电池的热稳定性。通过差示扫描量热法（DSC）和同步热分析-质谱联用（STA-MS）技术，分析了硫化物固态电解质、正极、负极及其混合物的产热产气特性。在产热产气分析的基础上，利用扫描电子显微镜（SEM）结合能量色散X射线谱（EDS）技术、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）对不同温度下的产物成分进行了深入分析。当温度升高至200℃时，NCM92正极发生相变，释放大量氧气，与硫化物电解质发生轻微反应，生成P2Sx和微量SO2。当温度升高至310℃时，LGPS和正极混合样品发生剧烈放热反应，生成金属氧化物、金属硫化物和磷酸盐等。本研究揭示了NCM92|LGPS|SiC全固态电池关键材料的热稳定性，为全固态锂电池的材料选择和安全优化设计提供理论支持。