01 【導讀】
開發全固態電池在信息技術、移動通信和電動汽車等領域發揮著重要作用，其具有高安全性和比能量。其中，基于層狀金屬氧化物(LMO)正極的全固態電池具有廣泛的吸引力，但LMO在高電位下與固態電解質(SE)的不可逆副生反應以及富鎳LMO的化學-機械降解阻礙了其長期穩定性和倍率性能。ASSLSB(全固態鋰硫電池)以其高比能量在原則上可以消除一些這些挑戰，適中的電位不會導致SEs的顯著氧化，也不會在充電時釋放活性氧威脅熱安全，因此有望實現更高的固有安全性，且使用SEs還可以進一步消除液態電解質基Li–S電池中存在的臭名昭著的多硫化物穿梭現象。然而，ASSLSBs一直受到較差的倍率性能和循環壽命的困擾，元素硫和Li2S的固態-固態-固態反應(SSSRR)非常緩慢。由于這兩種活性材料都是電子絕緣體，反應只能在SE|活性材料|碳的三相邊界處發生。由于三相邊界位點的密度通常遠低于兩相邊界位點的密度，反應在空間上高度受限，挑戰了有效的固-固電荷轉移。通過引入功能添加劑到正極中，如Cu、LiVS2和改性碳，已經做出了顯著努力，但由“全固三相邊界”挑戰引起的不良動力學問題并未完全解決。此外，使用Li2S作為活性材料可能會給電極制造帶來技術挑戰。
02 【成果掠影】
在此，北京大學龐全全團隊(通訊作者)展示了使用LBPSI玻璃態固態電解質(GSEs)實現的快速SSSRR和高循環穩定性。與使用額外的電子介導劑不同，電解質本身被配制為含有氧化還原活性碘，使其作為表面氧化還原介導劑促進Li2S顆粒的氧化。在充電時，SE表面上的碘陰離子可以在SE|C邊界處被電化學氧化為I2和I3?(表示為I2/I3-)，隨后化學氧化接觸中的Li2S。值得注意的是，這種基于SE表面的氧化還原介導過程使得反應可以在SE|Li2S兩相邊界處發生，否則該邊界是不活躍的，但其數量遠多于所需的SE|Li2S|C三相邊界。配制的電解質傾向于形成玻璃，這使得碘的可逆氧化還原反應得以實現，而不是持續的SE降解。
基于這一機制，ASSLSB展現出超快充電能力，在2C(30℃)充電時硫的比容量高達1497mAh/g，而在20C時仍可保持784mAh/g。值得注意的是，在 60℃的極端條件下，以150C的倍率充電時，硫的比容量可達432mAh/g。此外，該電池在5C(25
聲明：
“北京大學龐全全最新Nature：超快充全固態電池” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：北京大學
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2025年07月16日 ~ 18日 
