吴凡AM: 用于高性能全固态电池的具有超高水分稳定性和离子导电性的气相合成硫化物电解质

硫化物固体电解质（SEs）因其优异的离子电导率和卓越的延展性而被公认为全固态电池（ASSBs）最有前途的候选材料之一。然而，空气稳定性差、合成工艺复杂、收率低、生产成本高等问题阻碍了硫化物SEs的大规模应用。

中科院物理所吴凡研究员等人报道了一种在环境空气中用氧化物原料一步气相合成硫化物固体电解质的方法，完全摆脱了手套箱，从而使大规模生产成为可能。

通过调整取代元素和浓度，Li_4-xSn_1-xM_xS₄的离子电导率可以达到2.45 mS cm^-1，这代表了所有报告的在潮湿空气中稳定和可回收的锂离子硫化物固体电解质中的最高值。

图1. 常规固相法与一步气相法合成工艺的比较

此外，具有空气/水暴露和中温处理的 Li_3.875Sn_0.875As_0.125S₄ 的ASSBs保持着优异的性能，具有最高的可逆容量（188.4 mAh g^-1）和最长的循环寿命（210次循环），这也打破了记录。因此，这可能成为硫化物ASSBs向其实际应用和商业化发展过程中最关键的突破之一。

图2. 该研究与文献中报道的性能比较

Superior All-Solid-State Batteries Enabled by a Gas-Phase-Synthesized Sulfide Electrolyte with Ultrahigh Moisture Stability and Ionic Conductivity. Advanced Materials. 2021. DOI: 10.1002/adma.202100921

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吴凡AM: 用于高性能全固态电池的具有超高水分稳定性和离子导电性的气相合成硫化物电解质

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