Advanced Science：电解质添加剂稳定硫代磷酸基固态电解质/阴极界面

硫银锗矿型Li₆PS₅Cl（LPSCl）具有高离子导电性和良好的机械柔韧性，因此作为全固态电池（ASSB）的固态电解质备受关注。然而，LPSCl在将研究成果转化为实际应用方面仍面临挑战，例如LPSCl与阴极材料之间的界面存在不可逆的电化学降解。

图1. 具有TMS-SH的LPSCl的合成和表征

首尔大学Kyu Tae Lee等受锂离子电池电解液添加剂作用的启发，引入了三甲基硅化合物作为固态电解质添加剂，以改善硫化物基固天电解质与阴极材料之间的界面稳定性。具体而言，这项工作选择了硫醇化合物（如TMS-SH），以在LPSCl表面均匀而薄地沉积固态电解质添加剂。

研究显示，TMS-SH在约4.2 V的电压下被氧化分解，形成稳定的硅酸盐基CEI层。在循环过程中，这种稳定的CEI层抑制了LPSCl和LiCoO₂之间界面的化学和电化学降解，各种原位XPS、TOF-SIMS和电化学分析都证明了这一点。

图2. 具有TMS-SH的LPSCl的晶体结构和导电性

因此，TMS-SH为Li|LPSCl|LiCoO₂带来了优异的电化学性能，如超过2000次循环的超长循环寿命（2000次循环后容量保持率为85.0%）和高库仑效率（2000次循环后库仑效率大于99.9%）。

此外，与裸LPSCl相比，TMS-SH提高了LPSCl在干氧环境中的化学稳定性。由于工业中ASSB的电池组装是在干燥的空气环境中进行的，因此TMS-SH添加剂不仅在电化学性能方面，而且在工业实用性方面都显示出了前景。这些发现为开发用于ASSB的实用硫代磷酸基固态电解质提供了启示。

图3. ASSBs的电化学性能

Trimethylsilyl Compounds for the Interfacial Stabilization of Thiophosphate-Based Solid Electrolytes in All-Solid-State Batteries. Advanced Science 2023. DOI：10.1002/advs.202303308