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AEM: 揭開(kāi)納米多孔β-Li3PS4固體電解質(zhì)“不為人知”的一面

隨著離子電導(dǎo)率可與液體電解質(zhì)相媲美的硫化物固體電解質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，固態(tài)電池重新引起了人們的興趣。其中，經(jīng)溶劑介導(dǎo)合成的亞穩(wěn)態(tài)β-Li₃PS₄多晶型物質(zhì)具有較高的室溫離子電導(dǎo)率 (≈0.15 mS cm^-1)，引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，這種高電導(dǎo)率的起源及其結(jié)構(gòu)相互作用仍不清楚。

在此，法蘭西公學(xué)院（Collège de France，也有譯作法蘭西學(xué)院）固體化學(xué)與能源教席Jean Marie Tarascon教授等人報(bào)道了THF（四氫呋喃）合成的納米多孔β-Li₃PS₄的深入研究。所謂的β-Li₃PS₄實(shí)際上是一種含有THF殘余物的多相材料，可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)整合成條件來(lái)調(diào)整其相對(duì)相含量。此外，作者揭示了材料的離子電導(dǎo)率與其三相的相對(duì)含量的直接相關(guān)性，非晶相的導(dǎo)電性最強(qiáng)。

圖1. 納米多孔β-Li₃PS₄的溶劑輔助合成路線

作者還發(fā)現(xiàn)納米多孔β-Li₃PS₄和其他磷硫化物電解質(zhì)對(duì)鋰金屬具有高化學(xué)反應(yīng)性，這在混合在一起時(shí)的自燃中得到證明。這項(xiàng)研究揭示了THF合成的β-Li₃PS₄和其他硫化物固體電解質(zhì)的“隱藏面”，為電池界在為實(shí)用的全固態(tài)電池選擇合適的電解質(zhì)時(shí)提供了新的見(jiàn)解。

圖2. 納米多孔β-Li₃PS₄對(duì)鋰金屬的化學(xué)反應(yīng)性

The Hidden Side of Nanoporous β-Li₃PS₄ Solid Electrolyte, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101111

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