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吳凡AM: 用于高性能全固態電池的具有超高水分穩定性和離子導電性的氣相合成硫化物電解質

硫化物固體電解質（SEs）因其優異的離子電導率和卓越的延展性而被公認為全固態電池（ASSBs）最有前途的候選材料之一。然而，空氣穩定性差、合成工藝復雜、收率低、生產成本高等問題阻礙了硫化物SEs的大規模應用。

中科院物理所吳凡研究員等人報道了一種在環境空氣中用氧化物原料一步氣相合成硫化物固體電解質的方法，完全擺脫了手套箱，從而使大規模生產成為可能。

通過調整取代元素和濃度，Li_4-xSn_1-xM_xS₄的離子電導率可以達到2.45 mS cm^-1，這代表了所有報告的在潮濕空氣中穩定和可回收的鋰離子硫化物固體電解質中的最高值。

圖1. 常規固相法與一步氣相法合成工藝的比較

此外，具有空氣/水暴露和中溫處理的 Li_3.875Sn_0.875As_0.125S₄ 的ASSBs保持著優異的性能，具有最高的可逆容量（188.4 mAh g^-1）和最長的循環壽命（210次循環），這也打破了記錄。因此，這可能成為硫化物ASSBs向其實際應用和商業化發展過程中最關鍵的突破之一。

圖2. 該研究與文獻中報道的性能比較

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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