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高壓全固態鋰電池(HVASSLB)由于其理論上的高能量密度和安全性，被認為是便攜式電子產品和電動汽車的發展方向。然而，硫化物固體電解質(SES)的電化學穩定性有限，阻礙了HVASSLB的實現，導致相間動力學緩慢。

近日，中國科學院青島生物能源與生物工藝技術研究所崔光磊（通訊作者），馬君(通訊作者)和宜蘭大學Malachi Noked（通訊作者）等人在材料研究頂級期刊Adv. Energy Mater.上發表了題為”Bidirectionally Compatible Buffering Layer Enables Highly Stable and Conductive Interface for 4.5 V Sulfide-Based All-Solid-State Lithium Batteries”的研究性論文。

雙向兼容緩沖層設計示意圖

作者提出了一種雙向兼容的緩沖層設計方案，以克服硫化基HVASSLB的界面挑戰。根據第一性原理計算和各種原位/非原位表征的結果，發現NASICON型LixZr₂(PO₄)₃與4.5 V LiCoO₂和Li₆PS₅Cl都表現出很好的相容性。這種相容性顯著抑制了界面反應性，促進了界面鋰離子的傳輸。

固態電解質結構表征

因此，4.5 V硫化基HVASSLB可以顯著提高首次放電容量(143.3比125.9 mAh·g^?1)、容量保持率(100次循環后容量保持率為95.53%)。這項工作揭示了高速率硫化HVASSLB的廣闊前景，為合理設計高性能硫化HVASSLB的界面和相間化學結構邁出了重要的一步。

原位拉曼分析

Bidirectionally Compatible Buffering Layer Enables Highly Stable and Conductive Interface for 4.5 V Sulfide-Based All-Solid-State Lithium Batteries (Adv. Energy Mater., 2021, DOI: 10.1002/aenm.202100881)

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崔光磊/Malachi Noked/馬君AEM：高壓硫化物固態電解質

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