-60℃极低温固态电池！博士生一作！北大深研院，Nature子刊！

2025年2月10日上午9:32 • 顶刊解读

迫切需要提高锂离子电池（LIB）的性能，特别是在极端寒冷条件下的可靠运行。全固态电池（ASSB）为低温环境下使用液体电解质的传统LIB带来的挑战提供了一种有前景的解决方案。

南方科技大学朱金龙、韩松柏、北京大学深圳研究生院高磊、邹如强等利用非晶固态电解质（SSE）xLi₃N-TaCl₅（1≤3x ≤ 2), 开发了能够在极端寒冷条件下有效工作的ASSB。这些非晶SSE在3x = 1.25时（标记为L_1.25NTCl），离子电导率在25℃时达到了5.91 mS cm^-1，这为电池体相内以及阴极/SSE界面的离子传输提供了有利支持。第一作者为博士生洪博龙和高磊副研究员，郑家新副教授和博士生赖根明也为本工作的理论计算部分做出了重要贡献。

具体来说，这种ASSB通过结合钴酸锂（LCO）阴极、L_1.25NTCl SSE、Li₁₀GeP₂S₁₂（LGPS）界面层和锂-铟阳极来实现低温运行。所设计的锂-铟|LGPS-L_1.25NTCl|LC电池在-10、-30和-40℃条件下分别表现出183.19、164.8和143.78 mAh g^-1的出人意料的高放电容量，在18 mA g^-1和-30℃条件下的第100次循环中表现出137.6 mAh g^-1的放电容量，容量保持率为83.50%。此外，该ASSB还能在-60℃的条件下保持稳定的充放电循环超过200小时，证明了其在极寒条件下的有效性。

图1 定制在极端寒冷条件下运行的ASSB的示意图

图2 非晶xLi₃N-TaCl₅的特性

图3 ASSB的低温性能

All-solid-state batteries designed for operation under extreme cold conditions. Nature Communications 2025.

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