崔光磊AFM：硫化物基全固态锂金属电池的便捷设计：在自支撑多孔硫银锗矿骨架中原位聚合

兔兔

2021-04-29

全固态电池在具有卓越安全性和高能量的电化学储能方面有着巨大的前景。电解质的离子电导率及其与电极的界面相容性是决定全固态电池电化学性能的两个关键因素。为了获得性能良好的全固态电池，如何同时展示出色的离子电导率和兼容的电解质/电极界面是一个巨大的挑战。有鉴于此，中国科学院青岛生物能源与过程研究所崔光磊等人通过将聚乙二醇甲基醚丙烯酸酯原位聚合在自支撑的3D多孔锂-硫银锗矿（Li₆PS₅Cl）骨架内，成功解决了这两个瓶颈。

本文要点：

1）使用高导电性的Li₆PS₅Cl制备了以硫化硒（SeS₂）为成孔剂的3D自支撑多孔骨架（p-LPSCl）。聚（乙二醇）甲基醚丙烯酸酯（PEGMEA，Mn=480 g mol^-1）由于其与锂金属的良好相容性而被用作原位聚合（P(PEGMEA)）的单体。

2）结果，通过这种集成策略设计的4.5 V级LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂正极的全固态锂金属电池在室温下显示出超过99％的高库仑效率。固态核磁共振数据表明，Li+主要沿连续的Li₆PS₅Cl相迁移，室温电导率达4.6×10⁻⁴ S cm⁻¹，比相应聚合物的电导率高128倍。

3）同时，原位聚合将劣化的固-固电解质/电极界面整合在一起，显著降低了界面电阻。这项研究提供了一种非常有前景的固体电解质设计策略，以同时满足高离子导电性和良好的界面兼容性，以实现实际的高能量密度全固态锂电池。

Yantao Wang et al. Facile Design of Sulfide-Based all Solid-State Lithium Metal Battery: In Situ Polymerization within Self-Supported Porous Argyrodite Skeleton. Adv. Funct. Mater. 2021, 2101523.

DOI: 10.1002/adfm.202101523.

https://doi.org/10.1002/adfm.202101523