王星辉/鲁兵安NML：全固态薄膜锂硫电池，循环超500次！

锂硫（Li-S）体系加上薄膜固态电解质作为一种新型的高能微型电池，对于补充嵌入式能量采集器以实现物联网微型设备的自主性具有巨大潜力。然而，S在高真空中的挥发性和内在的迟缓动力学阻碍了研究人员将其融入全固态薄膜电池中，这导致在制造全固态薄膜Li -S电池（TFLSBs）方面缺乏经验。

图1. TFLSB的制备示意图

福州大学王星辉、湖南大学鲁兵安等首次通过堆叠垂直石墨烯纳米片-Li₂S（VGs-Li₂S）复合薄膜正极、锂-磷-氧氮化物（LiPON）薄膜固态电解质和锂负极，成功创建了TFLSBs。全电池表现出卓越的电化学稳定性，证明了将Li-S系统转移到TFB的可行性。VGs-Li₂S复合薄膜正极在3,000次循环中具有优异的电化学耐久性，这归功于薄膜固态电解质与VGs-Li₂S复合薄膜之间良好的兼容性和出色的界面稳定性，这从根本上抑制了”穿梭效应”。

图2. VGs-Li₂S薄膜正极的电化学性能

此外，所开发的固态Li-S系统可以在高达60℃的高温下工作，并具有20.47 μAh cm^-2的高平均容量。更重要的是，基于VGs-Li₂S的TFLSBs可以在10 μA cm^-2的条件下进行500次循环，并提供5.52 μAh cm^-2的放电容量。

据作者所知，这是首次证明VGs-Li₂S基TFLSBs（VGs-Li₂S/LiPON/Li）的可循环性，这对于进一步提高TFB的面积和体积能量密度显示出巨大的潜力。这些结果为Li₂S基正极材料在TFBs中的应用奠定了基础，并可以为设计下一代高能量密度TFLSBs提供指导。

图3. TFLSBs的电化学性能

All-Solid-State Thin-Film Lithium-Sulfur Batteries. Nano-Micro Letters 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01064-y