中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)開發(fā)出鑭系金屬鹵化物基固態(tài)電解質(zhì)家族

從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校姚宏斌課題組、李震宇課題組與浙江工業(yè)大學(xué)陶新永課題組合作，設(shè)計開發(fā)出鑭系金屬鹵化物基固態(tài)電解質(zhì)新家族，實現(xiàn)了無任何電極修飾且室溫可運行的全固態(tài)鋰金屬電池。

相關(guān)研究成果論文4月5日發(fā)表于《自然》雜志。

團(tuán)隊成員發(fā)現(xiàn)，以LaCl3為代表的鑭系金屬鹵化物晶格中氯離子呈非緊密堆積形式，天然存在豐富的一維大尺寸孔道，適合鋰離子的高速傳輸，并可通過鑭空位形成連續(xù)的三維傳導(dǎo)。

鑭的低電負(fù)性和梯度界面層的形成賦予了LaCl3基電解質(zhì)對鋰金屬良好的穩(wěn)定性，基于此，組裝的全固態(tài)鋰金屬原型電池?zé)o需負(fù)極墊層和正極包覆等額外的常用界面穩(wěn)定手段，即可實現(xiàn)室溫下百圈以上的循環(huán)。

此外，團(tuán)隊成員還發(fā)現(xiàn)，鑭系金屬鹵化物可容納大量異種非鑭系金屬元素，且在此狀態(tài)下仍能保持快離子傳輸?shù)腢Cl3晶型結(jié)構(gòu)特征。這個性質(zhì)賦予了鑭系金屬鹵化物框架極強(qiáng)的可拓展性，使鑭系金屬鹵化物固態(tài)電解質(zhì)LixMyLnzCl3在未來通過合理的元素設(shè)計，具備實現(xiàn)更高界面穩(wěn)定性、更快離子傳導(dǎo)和更廉價原料成本的巨大潛力。