富鎳正極材料（即LiNi_xCo_yMn_1–x–yO₂，x≥0.8）與硫化物固體正極電解液（如銀石（Li₆PS₅Cl））相結合，是高性能固態電池的有前途的材料。然而，在2.5V以上的銀鐵礦的化學反應性和電化學分解會導致電池操作窗口中的容量快速衰減，因此需要使用涂層來抑制這些反應。

在此，滑鐵盧大學Linda F. Nazar團隊提出了一個簡單的有機涂層概念，該概念產生了一個電子絕緣的正極-電解質界面，該界面穩定了銀石，防止氧化降解。具體而言，該工作將Li₆PS₅Cl作為固體電解質，通過在正極活性材料（CAM）表面涂覆納米“蠟狀皂”（脂肪酸鹽）層制備的電池在200次循環后能夠保持90%的容量（2.8–4.3 V vs Li⁺/Li），而裸CAM的容量保持率為38%，證實了其界面穩定性和對Li⁺的滲透性。

圖1. 結構表征

總之，該工作提出了一種有效的涂層概念，即在正極表面使用有機脂肪酸衍生的”蠟狀皂”，以防止硫化固體電解質的氧化降解，從而穩定硫化電解質全固態電池中的高壓正極。值得注意的是，整個處理過程是在環境氣氛下進行的，不需要高溫燒結。這使得大規模生產和商業化成為可能，同時保持了較低的成本。

結果顯示，使用Li₆PS₅Cl電解質的 DA-NCM85 ASSB室溫下循環 200 次后的容量保持率顯著提高到 90%，是裸 NCM85 ASSB 的 3 倍多。此外，DA 涂層 NCM85 ASSB 的高負載量為 24.9 mg cm^-2，在 160 次循環后顯示出 4.4 mAh cm^-2的可逆容量和令人滿意的循環穩定性。

因此，該工作強調了這種簡易涂層概念在抑制硫化物基復合正極界面降解方面的適用性和潛力。

圖2. 電池性能

Waxing Bare High-Voltage Cathode Surfaces to Enable Sulfide Solid-State Batteries, ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01717