【儀表網 研發快訊】近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室二維材料化學與能源應用研究組(508組)吳忠帥研究員、石浩東副研究員團隊開發出新型高離子電導率硫銀鍺礦型固態電解質，為寬溫域、高載量、長壽命的全固態鋰離子電池的開發奠定基礎。
 

　　全固態電池因其高能量密度和優異的安全性而受到廣泛關注。開發具有良好的界面穩定性和高離子電導率的固態電解質，是實現高正極載量和寬溫域適應性全固態電池商業化應用的基礎。目前，僅有少數幾種固態電解質可在室溫下實現超過10mS/cm的離子電導率。因此，需要開發具有優異離子電導率和高穩定性的固態電解質，以發展具有優異電化學性能的全固態鋰離子電池。
 

　　本工作中，研究團隊通過多陽離子(Ge、Si、Sb)摻雜和取代策略，開發出一種新型的高熵硫化物固態電解質“Li20/3(GeSiSb)1/3S5I(LGSSSI)”。得益于較低的鋰離子遷移活化能(0.17eV)，該電解質展現出優異的離子電導率。冷壓后，該電解質的離子電導率達12.7mS/cm，熱壓后，其離子電導率可進一步提升至32.2 mS/cm。研究發現，基于LGSSSI電解質的全固態鋰離子電池，在超高正極載量(100mg/cm2)和較寬溫度范圍(-20至60°C)內，均展現出優異的循環性能。此外，該電解質與多種正負極材料，包括LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2、LiCoO2正極，以及鋰銦合金、硅碳負極等均具有良好的界面兼容性，有望為下一代高能量密度全固態電池的商業化應用提供材料支撐。
 

　　508組長期致力于全固態電池關鍵材料和產品的開發，近年來取得了系列研究進展，包括開發新型聚合物電解質鋰金屬固態電池(Interdisciplinary Materials，2023)、空氣穩定和鋰金屬穩定硫化物固態電解質(SusMat，2024)、鋰離子電池新型正極材料(Energy & Environmental Science，2024；Energy & Environmental Science，2024)、大面積超薄無枝晶鋰合金負極材料(Energy Storage Materials，2025)等，并綜述了快充石墨負極材料的最新研究進展(Energy & Environmental Science，2023)。
 

　　上述研究成果以“A Superionic Conductor Lithium Argyrodite Sulfide of Li7-x(GeSi)(1-x)/2SbxS5I Towards All-Solid-State Lithium-Ion Batteries”為題，以快報(Letters)的形式發表在《美國化學會能源快報》(ACS Energy Letters)上，并被選為補充封面文章(Supplementary Cover paper)。該工作的共同第一作者是我所508組博士研究生馬宇鑫和中國石油大學(華東)與我所聯合培養碩士研究生靳道寬。上述工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、榆林中科潔凈能源創新研究院能源革命科技專項、遼寧省應用基礎研究計劃、大連市科技人才創新支持政策實施計劃等項目的資助。