固态锂电池通常采用异质性复合正极,其中引入导电添加剂以改善混合传导,但这些电化学不活跃的添加剂与体积变化较大的层状氧化物正极并不完全兼容,从而大大降低了电池的能量密度和循环寿命。在此,我司首席科学家崔光磊研究员提出了一种正极均匀化策略,即在整个充放电过程中冷压一种具有高效混合传导能力的零应变正极材料。其中,Li1.75Ti2(Ge0.25P0.75S3.8Se0.2)3在充满电时具有相当大的Li+/电子电导率(0.22/242 mS cm-1),在完全放电时单调增加到0.66/412 mS cm-1。同时,它提供了250 mAh g-1的比容量,并经历了1.2%的体积变化。由100% Li1.75Ti2(Ge0.25P0.75S3.8Se0.2)3组成的均匀正极使室温全固态锂电池在2.5 C的倍率下循环寿命超过20000次,比容量保持率达70%,且在0.1 C下的电池级能量密度高达390 Wh kg-1。更加重要的是,这种正极均匀化策略与传统的正极异质设计形成鲜明对比,且有望提高全固态锂电池在商业应用中的可行性。值得注意的是,这是第一个同时循环超过10000次且面积容量超过1.0 mAh cm−2的ASLBs。
相关文章以“A cathode homogenization strategy for enabling long-cycle-life all-solid-state lithium batteries”为题发表在Nature Energy上。这也是崔光磊教授继Nature Sustainability之后,时隔半个月再发Nature Energy!(崔光磊Nature Sustainability:高压锂离子电池,可再生微米级硅负极!)
相关成果获得央视新闻的高度赞誉。