​物理所吴凡AFM：双重功能改性构建高稳定富锂正极用于硫化物全固态电池

随着对高能量密度锂离子电池的需求日益增长，富锂锰基层状氧化物（LLO）正极因具有高比容量和低成本的特点，在传统液态锂离子电池中备受关注。

然而，硫化物全固态锂电池（ASSLBs）中很少使用LLO，因为它与硫化物固态电解质（SEs）存在严重的界面副反应，尤其是在4.8 V的高工作电压下。

图1. 双重修改策略的示意图

中科院物理所吴凡等提出了一种双功能改性策略，以实现硫化物基ASSLB中电化学稳定的LLO。

研究显示，掺杂的Ru形成的共价Ru─O键不仅能稳定晶格氧，防止氧进一步参与界面分解，还能增强Li₂MnO₃成分中锂的扩散能力，进而促进Li₂MnO₃相的活化。同时，表面硫化策略建立了一个高度稳定的界面，有助于LLO/LPSCl界面的快速离子传输。

图2. 电化学性能研究

因此，研究结果表明，硫化物基ASSLB中的改性LLO可将初始放电容量提高两倍，并具有2022次循环的超长寿命（1 C时容量保持率大 70%），最高可达4.2 V（vS. Li-In）。

这项工作所采用的策略为结合硫化物固态电解质和富锂正极的优势开辟了一条新途径，使开发实用的高能量密度硫化物全固态电池成为可能。

图3. 界面分析

Dual-Function Modifications for High-Stability Li-Rich Cathode Toward Sulfide All-Solid-State Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202309822