美韩提出新型硫化物固态电解质加工方法

1月2日，据Nature Communications期刊网站消息，美国加州大学圣地亚哥分校、圣巴巴拉分校和韩国LG新能源公司的研究人员提出了一种使硫化物固态电解质能在潮湿空气环境中加工的可逆表面修饰方法，能够显著提升电解质性能，为硫化物固态电池的实用化生产提供了新途径。相关研究成果以“Surface molecular engineering to enable processing of sulfide solid electrolytes in humid ambient air”为题发表在《Nature Communications》期刊上。

传统锂离子电池存在起火、漏液等安全隐患，因此全固态电池（ASSB）的研发备受关注。硫化物固态电解质（SSE）具有优异的离子电导率和延展性，是实现ASSB的潜在候选材料。然而，SSE对水分非常敏感，现有的锂离子电池制造基础设施无法满足其对加工环境的要求。对此，研究人员提出了一种可逆的表面改性方法，利用长链烷基硫醇（1-十一硫醇）保护SSE（如锂磷硫氯Li₆PS₅Cl），使其能在潮湿空气环境中加工。1-十一硫醇可有效保护Li₆PS₅Cl免受潮湿空气影响，其巯基与电解质表面形成S-S键，烃尾形成疏水层防潮，在保持电解质结构和离子电导率方面表现出色，使电解质在暴露于空气中的固态电池内仍具有良好性能。实验结果表明，在相对湿度33%的潮湿空气环境中暴露2天后，使用该方法改性的Li₆PS₅Cl仍保持超过1 mS/cm的离子电导率，相比于其他方法，保护时间提高了超过100倍。

该研究为硫化物固态电池的实用化、高效化和规模化生产提供了新途径，有望使硫化物固态电解质的制造与现有锂离子电池制造基础设施兼容，推动全固态电池加速发展。