基于锂硫银锗矿的Li₆PS₅Cl（LPSC）固态电解质已被确认为开发高能量密度和高安全性的全固态锂金属电池的有前途的材料。然而，界面反应、不均匀的锂沉积和空气不稳定性等尚未充分解决的问题给实际应用带来了重大挑战。

为解决这些问题，近日，郑州大学周震教授及其团队在Advanced Science 发表了题为“One Stone, Three Birds: An Air and Interface Stable Argyrodite Solid Electrolyte with Multifunctional Nanoshells”的研究性文章，郑州大学化工学院为唯一单位。该文章提出了一种简单有效的方法来设计和制备具有独特结构特征的锂硫银锗矿基固态电解质Li₆PS₄Cl_0.75-OF_0.25（LPSC-OF_0.25），该电解质具备LiF@Li₂O纳米壳层和富含F和O的内部结构单元。LPSC-OF_0.25电解质具有“一石三鸟”的效果，即可以在表现出高离子导电性的同时，既改善潮湿空气的耐受性，又可改善负极和正极与固体电解质之间的界面兼容性。电解质性能的提高主要归因于独特的形态、结构和自生成且自修复的界面耦合机制。此外，当与未修饰的LiCoO₂正极耦合时，LPSC-OF_0.25电解质能够在超高截止电压（~4.65 V vs Li/Li⁺）、厚正极（25 mg cm^–2）和高电流密度（2 mA cm^–2下800次循环）下稳定运行。这种设计合理的固体电解质为未来的长续航电动汽车和飞机提供了具有高能量和功率密度的有前景的固体电池。

论文信息：

One Stone, Three Birds: An Air and Interface Stable Argyrodite Solid Electrolyte with Multifunctional Nanoshells

Junwu Sang, Kecheng Pan, Bin Tang,* Zhang Zhang, Yiyang Liu, Zhen Zhou.*

Advanced Science 2023, DOI: 10.1002/advs.202304117

第一作者简介：

桑君武，郑州大学2021级博士生，本科毕业于合肥工业大学，2021年获得郑州大学材料科学与工程硕士学位，导师为国家特聘专家邵国胜教授。2021年开始于郑州大学化工学院攻读博士学位，师从教育部“长江学者”、化工学院院长周震教授，主要从事全固态锂电池、钠离子电池研究。目前以第一作者在Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci. 等国际期刊发表论文6篇。申请发明专利两项，获授权发明专利一项。

通讯作者简介：

唐宾，山东青岛人，2016年本科毕业于中国海洋大学应用化学专业，同年保送南开大学材料科学与工程学院，2021年获得材料物理与化学专业博士学位，并加入郑州大学化工学院，任直聘副研究员，从事全固态锂电池、钠电池及固态电解质-电极界面研究。以第一/通讯作者在eScience、Mater. Today和Adv. Funct. Mater.等期刊发表论文6篇。

周震，郑州大学化工学院院长、二级教授、博士生导师，教育部“长江学者”。主持国家重点研发计划项目课题和国家自然科学基金重点项目等研究。通过高通量计算、机器学习与实验相结合开展新能源研究。在国内外期刊发表论文350余篇。论文被引用39000余次，h-index为112。2014-2022年连续九年入围“爱思唯尔”中国高被引学者榜。2018-2022年连续五年入选“科睿唯安”全球高被引科学家。2020年入选英国皇家化学会会士(FRSC)。现为Journal of Materials Chemistry A和Green Energy and Environment等期刊副主编、Interdisciplinary Materials学术编辑、Journal of Power Sources机器学习专刊客座编辑以及Batteries & Supercaps和《电化学》等七本期刊编委以及中国电子学会化学与物理电源技术分会第八届委员会委员、中国化学会理论化学专业委员会委员。