循环超2万次！崔光磊/鞠江伟，最新Nature Energy！

全固态锂电池通常采用异质复合正极，其中引入导电添加剂以改善混合导电。这些电化学惰性添加剂与经历大体积变化的层状氧化物正极不完全相容，从而显著降低了电池能量密度和循环寿命。

图1 复合正极和均质化正极在充电过程中微观结构演变示意图

基于此，中国科学院青岛能源所崔光磊、鞠江伟在能源、材料类顶级期刊Nature Energy上发表题为《A cathode homogenization strategy for enabling long-cycle-life all-solid-state lithium batteries》的研究论文。

在此，作者提出了一种正极均质化策略，通过冷压零应变正极材料，在整个充电（放电）过程中实现高效的混合传导。

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图2 LTG_0.25PSSe_0.2的锂离子提取/插入过程中的结构和电导率演变

Li_1.75Ti₂(Ge_0.25P_0.75S_3.8Se_0.2)₃在完全充电时具有相当大的Li⁺/电子电导率，为0.22/242 mS cm⁻¹，在完全放电时，这一数值单调增加到0.66/412 mS cm⁻¹。它的比容量为250 mAh g^-1，体积变化率为1.2%。

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图3 LTG_0.25PSSe_0.2的长循环稳定性和锂化动力学

由100% Li_1.75Ti₂(Ge_0.25P_0.75S_3.8Se_0.2)₃组成的均质正极使室温全固态锂电池在2.5C下的循环寿命超过20000次，比容量保持率为70%，在0.1C下的电池级能量密度高达390 Wh kg^-1。

这种正极均质化策略与常规的正极异质设计形成对比，有可能提高全固态锂电池在商业应用中的可行性。

文献信息：Cui, L., Zhang, S., Ju, J. et al. A cathode homogenization strategy for enabling long-cycle-life all-solid-state lithium batteries. Nat Energy (2024).

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