中科大马骋Small：高电导率和优异电化学稳定性的氟离子导电固体电解质

固态氟离子电池（FIB）绕过了锂离子电池的多个强大瓶颈，但由于缺乏合适的固体电解质，其整体性能仍然较差。目前，大多数 FIB 固体电解质的电导率太低，无法进行室温循环，而少数足够导电的固体电解质由于电化学稳定性窗口 (ESW) 较窄，只能允许非常低的放电电压。

在此，中国科学技术大学马骋教授等人报道了一种F离子导电固体电解质CsPb_0.9K_0.1F_2.9 (PK10)，它显示了高离子电导率和优异电化学稳定性的罕见组合。其室温电导率达到1.23×10^-3 S cm^-1，可与文献中导电性最强的系统PbSnF₄(5.44 × 10^-4~1.6×10^-3 S cm^-1) 相媲美，而ESW高达1.8 V，大大超过了其他高导电系统（BaSnF₄和PbSnF₄的ESW非常窄，分别为0.45和0.53 V）。因此，PK10可以被认为是目前最理想的室温FIB固体电解质。

图1. PK10的电化学稳定性

凭借在固体电解质中同时实现的这些吸引人的特性，作者成功构建了比文献中其他室温可操作的固态FIB具有更高电压的电池（Ag/PK10/Pb-PbF₂），并被证明具有出色的循环稳定性。

电池容量在反复充放电过程中几乎没有下降，在循环4581小时后容量仍保持在140 mAh g^-1左右的高值。因此，该研究发现的这种同时具有高电导率和宽ESW的 PK10 固体电解质开辟了一条通往能量密集、安全的FIB的新途径。

图2. PK10形成的电池的室温性能

A Fluoride-Ion-Conducting Solid Electrolyte with Both High Conductivity and Excellent Electrochemical Stability, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202104508

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中科大马骋Small：高电导率和优异电化学稳定性的氟离子导电固体电解质

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