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無機超離子導體對高性能全固態鋰電池具有廣闊的前景。然而，由于晶界電阻和大厚度，傳統無機固體電解質（ISEs）的離子電導率總是令人難以滿意。

鄭州大學王景濤等報道了一種薄層狀無機固體電解質（LISE），首先通過自組裝剛性親水蛭石(Vr)納米片制備具有~ 1.3 nm層間通道的13 μm厚層狀框架，然后將Li_0.33La_0.557TiO₃(LLTO)前驅體浸漬在層間通道中，通過原位燒結成大尺寸、定向且無缺陷的LLTO晶體。

圖1 材料制備及表征

LLTO晶體的有序排列，消除了結構缺陷，使Vr-LLTO晶體具有超快的Li⁺轉移。所得的15 μm厚Vr-LLTO LISE在30℃下實現了8.22 × 10^-5 S cm^-1的高離子電導率和87.2 mS的離子電導，優于大多數報道的基于LLTO的電解質。

此外，通過共價鍵連接的Vr層狀骨架的韌性為Vr-LLTO LISE提供了優異的機械性能。因此，組裝后的LiFePO₄/Li電池在0.5C、60 ℃下循環150次后表現出148.9 mAh g^-1的優異循環性能，每次循環容量衰減為0.057%。

圖2 鋰對稱電池性能

此外，作者結合實驗結果和理論計算，探討了有限間距下LLTO晶體的生長和傳輸機理。

剛性親水通道的二維限制效應使得LLTO晶體能夠沿c軸長距離有序排列，消除了結構缺陷，切斷了快速Li⁺轉移路徑，允許有效的Li⁺傳導。控制LLTO晶體在有限間距內的生長和排列以獲得二維LLTO晶體的策略為超快Li⁺轉移器件的合理設計提供了一種有希望的方法。

圖3 LiFePO₄/Li電池性能

Preparing two-dimensional ordered Li0.33La0.557TiO3 crystal in interlayer channel of thin laminar inorganic solid-state electrolyte towards ultrafast Li+ transfer. Angew 2021. DOI: 10.1002/ange.202114220

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鄭大王景濤Angew：具有超快鋰離子轉移的薄層狀無機固態電解質

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