硫银锗矿硫化物电解质

室温离子电导率超 10 mS cm⁻¹

通过CuBr₂掺杂在硫银锗矿中引入阴离子无序，同步实现超高离子电导率与对锂稳定、空气稳定的全固态电解质。

黎阳 · Gang, Wu · Xiaomeng, Fan · Dabing, Li · Liu, Hong · Xiaoxue, Zhao · Wanqing, Ren · Peng, Lei · Xianyi, Zhao · Xun, Wang · 王国需 · 高磊 · 南策文 · 范丽珍

Energy Storage Materials 2025

具体参数

离子电导率

{'zh': '10.3', 'en': '10.3'} mS cm⁻¹

锂对称电池循环寿命

{'zh': '3000', 'en': '3000'} h

首次放电比容量

{'zh': '788.9', 'en': '788.9'} mAh g⁻¹

200次循环后面容量

{'zh': '4.02', 'en': '4.02'} mAh cm⁻²

技术优势

突破高电导率

Cu 和 Br 的引入改变了结构的空间排列和电子分布，阴离子无序促进锂离子动力学，使室温离子电导率达到 10.3 mS cm⁻¹。

对锂稳定超 3000 小时

得益于稳固的中间层，锂对称电池在 0.2 mA cm⁻² 下可实现超过 3000 小时的持续沉积/剥离。

空气稳定性提升

通过 CuBr₂ 掺杂实现了空气稳定的硫化物电解质，适用于大规模应用。

应用场景

• 固态锂金属电池：提供高离子电导率和锂稳定的硫化物电解质，直接冷压即可组装全固态锂金属电池。
• 高比能锂金属负极：电解质与锂金属负极兼容性好，支持长循环沉积/剥离，实现高比能负极。
• 硫化物基全固态电池：通过 CuBr₂ 掺杂改善硫化物电解质的空气稳定性和界面稳定性，推动硫化物全固态电池实用化。
• 高比能正极（FeS₂等）：与高容量 FeS₂ 正极匹配，实现高首次放电比容量和高面容量。
• 长寿命锂电池组：电解质的高稳定性和长循环寿命为长寿命锂电池组提供关键材料基础。