迫切需要提高鋰離子電池（LIB）的性能，特別是在極端寒冷條件下的可靠運行。全固態(tài)電池（ASSB）為低溫環(huán)境下使用液體電解質(zhì)的傳統(tǒng)LIB帶來的挑戰(zhàn)提供了一種有前景的解決方案。
南方科技大學(xué)朱金龍、韓松柏、北京大學(xué)深圳研究生院高磊、鄒如強等利用非晶固態(tài)電解質(zhì)（SSE）xLi3N-TaCl5（1≤3x?≤?2), 開發(fā)了能夠在極端寒冷條件下有效工作的ASSB。這些非晶SSE在3x = 1.25時（標記為L1.25NTCl），離子電導(dǎo)率在25℃時達到了5.91 mS cm-1，這為電池體相內(nèi)以及陰極/SSE界面的離子傳輸提供了有利支持。第一作者為博士生洪博龍和高磊副研究員，鄭家新副教授和博士生賴根明也為本工作的理論計算部分做出了重要貢獻。
具體來說，這種ASSB通過結(jié)合鈷酸鋰（LCO）陰極、L1.25NTCl SSE、Li10GeP2S12（LGPS）界面層和鋰-銦陽極來實現(xiàn)低溫運行。所設(shè)計的鋰-銦|LGPS-L1.25NTCl|LC電池在-10、-30和-40℃條件下分別表現(xiàn)出183.19、164.8和143.78 mAh g-1的出人意料的高放電容量，在18 mA g-1和-30℃條件下的第100次循環(huán)中表現(xiàn)出137.6 mAh g-1的放電容量，容量保持率為83.50%。此外，該ASSB還能在-60℃的條件下保持穩(wěn)定的充放電循環(huán)超過200小時，證明了其在極寒條件下的有效性。
All-solid-state batteries designed for operation under extreme cold conditions. Nature Communications 2025.
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