全固态锂硫电池(ASSLSBs)作为一种新兴的下一代储能系统,具有更高的能量密度、安全性和成本效益。
然而,硫正极中离子传导网络的断裂限制了其循环寿命,给实际应用带来了挑战。
基于此,2025年3月20日,浙江大学王秀丽、涂江平、钟宇等人在国际知名期刊Energy & Environmental Science发表题为《A Unitized Encapsulation Architecture with Durable Epitaxial Ion-conductive Scaffolds for Ultrastable Solid-state Sulfur Cathode》的研究论文。
在此,作者设计了一种创新的单元化封装架构,通过Li5.5PS4.5Cl1.5和Li3YBr6电解液之间的界面自发阴离子交换行为,解耦并重建锂离子传输路径。
在这种设计中,内部的Li5.5PS4.5Cl1.5实现了持久的颗粒内电荷传输路径,而外部的卤化物Li3YBr6框架建立了颗粒间锂离子扩散的“高速公路”。
这种分层的离子传导机制促进了高效且持久的锂离子流动。
此外,核壳结构在循环过程中减轻了局部应力积累和正极电解液不可逆分解,增强了稳定的离子传导路径和持续的相接触。
优化后的硫正极S/LPSC@LYB-0.25展现出卓越的电化学性能,在高硫负载量(8 mg cm⁻²)和高电流密度(6.7 mA cm⁻²)下,经过1000个循环后容量保持率达到85%。
制备的软包电池在低堆叠压力下展现出无与伦比的循环稳定性,在500个循环后容量保持率为76.9%。
这项工作为定制化的离子传导网络架构提供了一种实用且可扩展的策略,推动了全固态锂硫电池的产业化可行性。
A Unitized Encapsulation Architecture with Durable Epitaxial Ion-conductive Scaffolds for Ultrastable Solid-state Sulfur Cathode,Energy & Environmental Science,2025.https://doi.org/10.1039/D4EE05668J
