近日，中國科學技術(shù)大學姚宏斌課題組、李震宇課題組與浙江工業(yè)大學陶新永課題組合作，設計開發(fā)出一種鑭系金屬鹵化物基固態(tài)電解質(zhì)新家族，鑭系金屬鹵化物基固態(tài)電解質(zhì)可實現(xiàn)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)研究成果于4月5日發(fā)表在《自然》雜志上。

金屬鹵化物固態(tài)電解質(zhì)因其寬電化學窗口、良好的室溫電導率和不錯的可變形性，展現(xiàn)出更優(yōu)良的高電壓氧化物正極適配性。2018年以來，基于某些金屬鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰電池實現(xiàn)了搭載鈷酸鋰、鎳鈷錳等4V級正極的長循環(huán)，引起了業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。但是，開發(fā)對鋰金屬負極穩(wěn)定的新型快離子導體框架結(jié)構(gòu)，一直是發(fā)展高比能全固態(tài)鋰金屬電池面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

針對以上問題，團隊成員進行科研攻關(guān)。最終組裝的全固態(tài)鋰金屬原型電池無需負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，團隊成員還發(fā)現(xiàn)了鑭系金屬鹵化物框架極強的可拓展性，使其部分材料在未來可通過合理的元素設計，即可具備實現(xiàn)更高界面穩(wěn)定性、更快離子傳導和更廉價原料成本的巨大潛力。