华科李会巧AFM：卤化物固态电解质暴露时的空气敏感性和降解演变

卤化物固态电解质（SSEs）由于合成简单、离子电导率高、柔性好等优点而引起广泛关注。然而，到目前为止，大多数报道工作都集中在提高离子电导率上，而很少关注它们在空气中的稳定性和暴露后的降解机制。

在此，华中科技大学李会巧教授等人详细研究了典型卤化物SSE（Li₃InCl₆、Li₃YCl₆）的物理和化学变化，具体包括环境空气暴露后的质量、形态、晶体结构和化学演变。结果表明，Li₃InCl₆ 和Li₃YCl₆在中国中部自然空气环境（25°C，30-70% RH）储存过程中都非常敏感，它们会迅速吸水并随后在几小时内液化。

此外，作者发现卤化物SSE在空气中的吸水率取决于颗粒大小和相对密度，这与空气的接触面积有关。随着接触面积的增加，Li₃InCl₆的吸水速度加快，在空气中液化时间缩短。

图1. Li₃InCl₆和Li₃YCl₆在空气环境中的变化

此外，通过TG、DTA、XRD、FTIR、拉曼光谱以及改变pH、质量等研究，作者揭示了Li₃InCl₆在空气中的降解机理。Li₃InCl₆在空气中首先形成Li₃InCl₆•2H₂O，然后部分进一步分解为InCl₃和LiCl，长时间暴露在空气中最终形成In₂O₃杂质。

粉末原子层沉积可以提高Li₃InCl₆的空气稳定性，Al₂O₃包覆的Li₃InCl₆在空气中的吸水率降低到初始的1/4，在空气中液化时间增加7倍。需要注意的是，卤化物SSEs对空气非常敏感，其具有强腐蚀性的降解产物会腐蚀铝集流体，在未来的应用中应受到更多关注。

图2. Al₂O₃涂覆保护Li₃InCl₆电解质

Air Sensitivity and Degradation Evolution of Halide Solid State Electrolytes upon Exposure, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202108805

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华科李会巧AFM：卤化物固态电解质暴露时的空气敏感性和降解演变

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