近日，鄭州大學(xué)化工學(xué)院在全固態(tài)鋰金屬電池領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以題為“One Stone, Three Birds: An Air and Interface Stable Argyrodite Solid Electrolyte with Multifunctional Nanoshells”的學(xué)術(shù)論文發(fā)表在國際權(quán)威期刊Advanced Science上，鄭州大學(xué)化工學(xué)院為第一單位，2021級博士生桑君武為第一作者，唐賓副研究員和周震教授為共同通訊作者。

基于鋰硫銀鍺礦的Li6PS5Cl（LPSC）固態(tài)電解質(zhì)已被確認(rèn)為開發(fā)高能量密度和高安全性的全固態(tài)鋰金屬電池的有前途的材料。然而，界面反應(yīng)、不均勻的鋰沉積和空氣不穩(wěn)定性等問題給實(shí)際應(yīng)用帶來了重大挑戰(zhàn)。為解決這些問題，周震教授及其團(tuán)隊(duì)提出了一種簡單有效的方法來設(shè)計(jì)和制備具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)特征的鋰硫銀鍺礦基固態(tài)電解質(zhì)Li6PS4Cl0.75-OF0.25（LPSC-OF0.25），該電解質(zhì)具備LiF@Li2O納米殼層和富含F(xiàn)和O的內(nèi)部結(jié)構(gòu)單元。LPSC-OF0.25電解質(zhì)具有“一石三鳥”的效果，即可在表現(xiàn)出高離子導(dǎo)電性的同時(shí)，改善潮濕空氣的耐受性，又可改善負(fù)極和正極與固體電解質(zhì)之間的界面兼容性。電解質(zhì)性能的提高主要?dú)w因于獨(dú)特的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和自生成且自修復(fù)的界面耦合機(jī)制。此外，當(dāng)與未修飾的LiCoO2正極耦合時(shí)，LPSC-OF0.25電解質(zhì)能夠在超高截止電壓（～4.65 V vs Li/Li+）、厚正極（25 mg cm–2）和高電流密度（2 mA cm–2下800次循環(huán)）下穩(wěn)定運(yùn)行。這種設(shè)計(jì)合理的固體電解質(zhì)為未來的長續(xù)航電動(dòng)汽車和飛機(jī)提供了具有高能量和功率密度的有前景的固體電池。