鋰硫（Li-S）體系加上薄膜固態電解質作為一種新型的高能微型電池，對于補充嵌入式能量采集器以實現物聯網微型設備的自主性具有巨大潛力。然而，S在高真空中的揮發性和內在的遲緩動力學阻礙了研究人員將其融入全固態薄膜電池中，這導致在制造全固態薄膜Li -S電池（TFLSBs）方面缺乏經驗。

圖1. TFLSB的制備示意圖

福州大學王星輝、湖南大學魯兵安等首次通過堆疊垂直石墨烯納米片-Li₂S（VGs-Li₂S）復合薄膜正極、鋰-磷-氧氮化物（LiPON）薄膜固態電解質和鋰負極，成功創建了TFLSBs。全電池表現出卓越的電化學穩定性，證明了將Li-S系統轉移到TFB的可行性。VGs-Li₂S復合薄膜正極在3,000次循環中具有優異的電化學耐久性，這歸功于薄膜固態電解質與VGs-Li₂S復合薄膜之間良好的兼容性和出色的界面穩定性，這從根本上抑制了”穿梭效應”。

圖2. VGs-Li₂S薄膜正極的電化學性能

此外，所開發的固態Li-S系統可以在高達60℃的高溫下工作，并具有20.47 μAh cm^-2的高平均容量。更重要的是，基于VGs-Li₂S的TFLSBs可以在10 μA cm^-2的條件下進行500次循環，并提供5.52 μAh cm^-2的放電容量。

據作者所知，這是首次證明VGs-Li₂S基TFLSBs（VGs-Li₂S/LiPON/Li）的可循環性，這對于進一步提高TFB的面積和體積能量密度顯示出巨大的潛力。這些結果為Li₂S基正極材料在TFBs中的應用奠定了基礎，并可以為設計下一代高能量密度TFLSBs提供指導。

圖3. TFLSBs的電化學性能

All-Solid-State Thin-Film Lithium-Sulfur Batteries. Nano-Micro Letters 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01064-y