能量密集型全固態(tài)鋰基電池（ASSLBs）的開發(fā)需要在室溫下具有離子導(dǎo)電性和可壓縮性的正極活性材料。事實(shí)上，這些材料的特性有助于顯著減少復(fù)合電極中固態(tài)電解質(zhì)的數(shù)量，從而使活性材料的質(zhì)量負(fù)載更高。

圖1. 不同加工條件下LTC的電導(dǎo)率

中科大馬騁等提出合成和使用氯化鈦鋰（Li₃TiCl₆）作為室溫離子導(dǎo)電（即25℃時(shí)為1.04 mS cm^-1）和可壓縮的活性材料，以用于全固態(tài)鋰基電池。

研究顯示，復(fù)合正極中Li₃TiCl₆的比例可以達(dá)到95wt%（另外5wt%是碳黑），這超過了大多數(shù)文獻(xiàn)中ASSLBs的比例（通常低于80wt%），但仍能提供良好的電池性能，當(dāng)與Li-In合金負(fù)極和Li₆PS₅Cl/Li₂ZrCl₆固態(tài)電解質(zhì)結(jié)合測試時(shí)，獲得了約90 mAh g^-1的初始放電容量和約2.53 V的平均電池放電電壓。

圖2. 基于Ti³⁺/Ti⁴⁺氧化還原對的Li-In|LPSCl|LZC|LTC電池的電化學(xué)性能

此外，當(dāng)使用這種復(fù)合正極組裝的全固態(tài)電池在25℃和1.5噸的外部壓力下以95.2 mA g^-1進(jìn)行充放電時(shí)，經(jīng)過388次循環(huán)后容量保持率超過80%；即使在2500次循環(huán)后，容量保持率仍保持在62.3%。

另外，作者還報(bào)告了”單Li₃TiCl₆“電池的組裝和測試，其中這種氯化物材料被同時(shí)用作固態(tài)電解質(zhì)、負(fù)電極和正電極。這些結(jié)果指出，幾乎沒有探索過的過渡金屬氯化物值得在未來的研究中進(jìn)行更廣泛和深入的探索。

圖3. “單Li₃TiCl₆“電池的性能

Li3TiCl6 as ionic conductive and compressible positive electrode active material for all-solid-state lithium-based batteries. Nature Communications 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-37122-7