近日，新能源科学与工程交叉研究中心在全固态锂金属电池领域取得新进展，相关成果以“One Stone, Three Birds: An Air and Interface Stable Argyrodite Solid Electrolyte with Multifunctional Nanoshells”为题，发表在国际权威期刊《Advanced Science》，郑州大学化工学院为第一单位，2021级博士生桑君武为第一作者，唐宾副研究员和周震教授为共同通讯作者。

基于锂硫银锗矿的Li₆PS₅Cl（LPSC）固态电解质已被确认为开发高能量密度和高安全性的全固态锂金属电池的有前途的材料。然而，界面反应、不均匀的锂沉积和空气不稳定性等尚未充分解决的问题给实际应用带来了重大挑战。

为解决这些问题，近日，郑州大学周震教授及其团队在Advanced Science发表了题为“One Stone, Three Birds: An Air and Interface Stable Argyrodite Solid Electrolyte with Multifunctional Nanoshells”的研究性文章。该文章提出了一种简单有效的方法来设计和制备具有独特结构特征的锂硫银锗矿基固态电解质Li₆PS₄Cl_0.75-OF_0.25（LPSC-OF_0.25），该电解质具备LiF@Li₂O纳米壳层和富含F和O的内部结构单元。LPSC-OF_0.25电解质具有“一石三鸟”的效果，即可以在表现出高离子导电性的同时，既改善潮湿空气的耐受性，又可改善负极和正极与固体电解质之间的界面兼容性。电解质性能的提高主要归因于独特的形态、结构和自生成且自修复的界面耦合机制。此外，当与未修饰的LiCoO₂正极耦合时，LPSC-OF_0.25电解质能够在超高截止电压（~4.65 V vs Li/Li⁺）、厚正极（25 mg cm^–2）和高电流密度（2 mA cm^–2下800次循环）下稳定运行。这种设计合理的固体电解质为未来的长续航电动汽车和飞机提供了具有高能量和功率密度的有前景的固体电池。

论文信息：

One Stone, Three Birds: An Air and Interface Stable Argyrodite Solid Electrolyte with Multifunctional Nanoshells

Junwu Sang, Kecheng Pan, Bin Tang,* Zhang Zhang, Yiyang Liu, Zhen Zhou.*

Advanced Science 2023, DOI: 10.1002/advs.202304117