吴宇平团队AEM：创新！首次将商业化负极材料用作固态电解质！

在对固态电池的性质和机理进行研究的同时，许多研究都在追求稳定其性能和降低成本的方法。简单的制备和丰富的成分是固态电解质适合规模化生产的先决条件。

南京工业大学吴宇平、四川大学Qianyu Zhang等首次将一种商业化的负极活性材料–尖晶石Li₄Ti₅O₁₂引入到聚偏氟乙烯中，作为复合固态电解质。

图1. 材料制备及表征

原始的Li₄Ti₅O₁₂作为商业负极活性材料得到了广泛的应用，即使没有碳涂层也能进行快速充放电，并且在环境气氛下拥有低成本和良好的化学稳定性。与固态电解质材料如LLZO（价格可能超过2000美元/公斤）相比，Li₄Ti₅O₁₂要便宜得多，约50美元/公斤。

并且，在负电位下，Li₄Ti₅O₁₂的电化学活性会诱发混合导电界面相，这在很大程度上改善了负极界面的电化学行为。结果，含有80wt%的Li₄Ti₅O₁₂（LTO-8）的膜固态电解质在35℃时显示出2.87×10^-4 S cm^-1的出色的离子电导率，并抑制了电子导电网络。

图2. LTO-X的电化学性质

因此，采用LTO-8的Li||LiFePO₄电池表现出优异的性能，在0.5C下经过250次循环后具有150 mAh g^-1的稳定放电容量，在0.5C下经过400次循环后的平均比容量为119 mAh g^-1。这项研究为Li₄Ti₅O₁₂用于固态电解质提供了很好的应用前景，其综合性能优于已报道的固态电解质，必将为固态电池铺设另一条商业道路。

图3. Li||LiFePO₄电池性能

A Solid Electrolyte Based on Electrochemical Active Li4Ti5O12 with PVDF for Solid State Lithium Metal Battery. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201991