中科大马骋Nat. Cummun.：一种用于锂电池的经济高效且耐湿的氯化物固态电解质

锂离子导电氯化物固态电解质因其高离子电导率、可变形性和氧化稳定性等物理化学特性而受到广泛关注。然而，原材料昂贵，大规模使用这类无机超离子导体似乎不太可能。

中国科学技术大学马骋等人报道了一种具有成本效益的氯化物固态电解质Li₂ZrCl₆。

图1 Li₂ZrCl₆和最先进的氯化物固态电解质的原材料成本

研究发现50 μm厚的Li₂ZrCl₆的原材料成本为$1.38/m²，远低于Li₃YCl₆（$23.05/m²），即文献中最便宜的氯化物体系，也远低于具有成本竞争力的全固态电池的阈值（$10/m²）。但其仍能同时实现高离子电导率（室温下为0.81 mS cm^–1）、可变形性以及与4V级正极的兼容性。

图2 Li-In | LPSCl-LZC | LiCO₂电池的电化学性能

此外，Li₂ZrCl₆还表现出耐湿性，在暴露于5%相对湿度的大气中后，没有吸湿或电导率下降的迹象。通过将Li₂ZrCl₆与Li-In负极和单晶LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂正极相结合，作者报道了一种室温全固态电池，其在200 mA g^–1下稳定的比容量约为150 mAh g^-1，并可循环200次。

图3 Li-In | LPSCl-LZC | NMC811电池的电化学性能

A cost-effective and humidity-tolerant chloride solid electrolyte for lithium batteries. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24697-2

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