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)隊提出了一種簡單有效的方法來設(shè)計和制備具有獨特結(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，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)性能的提高主要歸因于獨特的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和自生成且自修復(fù)的界面耦合機制。此外，當(dāng)與未修飾的LiCoO2正極耦合時，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)定運行。這種設(shè)計合理的固體電解質(zhì)為未來的長續(xù)航電動汽車和飛機提供了具有高能量和功率密度的有前景的固體電池。