全固態(tài)鋰離子電池由于采用了固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機液態(tài)電解液，有望從根本上解決電池的安全性的同時，還能進一步提升鋰電池的能量密度和循環(huán)壽命，符合未來高安全性高能量密度鋰離子電池發(fā)展的方向。而要實現(xiàn)全固態(tài)鋰離子電池的商業(yè)化關鍵就是要找到一種同時具有成本低，電導率高，化學穩(wěn)定性好，電壓窗口寬等優(yōu)點的固態(tài)鋰離子電解質(zhì)材料。在各種各樣的電解質(zhì)材料中，硫化物固態(tài)電解質(zhì)引起了廣泛的關注。盡管硫化物電解質(zhì)的離子導電性已經(jīng)取得了很大進展，但硫化物電解質(zhì)在全固態(tài)鋰電池中的應用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。制備具有較薄的厚度和高離子電導率的固體電解質(zhì)對開發(fā)性能優(yōu)良的全固態(tài)鋰電池至關重要。

本項工作作為《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）封面文章發(fā)表

鑒于此，清華大學材料學院南策文院士、沈洋教授團隊報道了一種可彎曲的、具備高鋰離子電導率的超薄復合固體電解質(zhì)膜，該膜由硫銀鍺礦硫化物Li6PS5Cl和極性聚（偏氟乙烯-共三氟乙烯）P(VDF-TrFE)框架組成。Li6PS5Cl和極性P(VDF-TrFE)之間的相互作用確保了復合電解質(zhì)膜在室溫下的高鋰離子傳導率（≈1.2mScm-1）和良好的機械延展性。采用該薄型復合電解質(zhì)膜組裝的全固態(tài)電池顯示出優(yōu)異的循環(huán)性能，在室溫下1.0mAcm-2的電流密度下，1000次循環(huán)后的容量保持率為92%，即使在20000次循環(huán)后也有71%。這是迄今為止報道中室溫下循環(huán)壽命最長的全固態(tài)電池。此外，具有高承載量的軟包全固態(tài)電池的成功制備也證明了其在未來商業(yè)應用中的潛力和可行性。這項工作會對制備薄而高性能的復合電解質(zhì)材料有所啟發(fā)，并為實現(xiàn)具有高性能的、可產(chǎn)業(yè)化的實用硫化物基全固態(tài)電池指引方向。

超薄復合固態(tài)電解質(zhì)膜的制備工藝及材料表征

相關成果以“Li6PS5Cl基電解質(zhì)的超長循環(huán)全固態(tài)電池”（Super Long-CyclingAll-Solid-State Battery with Thin Li6PS5Cl-Based Electrolyte）為題，近日在線發(fā)表在國際期刊《先進能源材料》（AdvancedEnergyMaterials）上，并作為當期封面文章發(fā)表。

材料學院2018級博士生劉思捷為論文第一作者，南策文院士、沈洋教授、李亮亮副研究員為通訊作者。其他重要貢獻者包括材料學院博士后周樂、材料學院2017級博士生韓健等。相關研究工作受國家自然科學基金委和科技部國家重點研發(fā)計劃支持。

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