潘洪革/刘永锋/方方Adv. Sci.：三组分全无机物固态电解质助力高稳定固态锂电

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石榴石型氧化物Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂（LLZTO）具有卓越的离子传导性和对锂金属的良好稳定性，但需要高温烧结（≈1200℃），从而导致制备成本高、机械加工性差和界面阻力大。

图1 材料制备及表征

浙江大学潘洪革、刘永锋、复旦大学方方等报告了一种由LLZTO-4LiBH₄/xLi₃BN₂H₈组成的新型高性能三组分复合固态电解质（CSE），它是通过球磨LLZTO-4LiBH₄混合物，然后采用Li₃BN₂H₈手工研磨制备的。由于Li₃BN₂H₈在室温下具有较高的本征Li⁺离子电导率，且易于机械变形，因此在进一步提高室温离子电导率方面发挥了关键作用。

因此，通过冷压和120℃热处理（HT）制备的LLZTO-4LiBH₄/Li₃BN₂H₈ CSE颗粒在30℃时具有高达1.73×10^-3 S cm^-1的Li⁺离子电导率。这比在相同条件下制备的原始LLZTO电解质颗粒高出近六个数量级。计算出的锂离子转移数为0.9999，显著优于无机聚合物CSEs。

图2 离子导电性能

此外，新的CSE具有一个宽的电化学窗口，最高可达6V（对Li⁺/Li）。受益于上述优势，三组分CSE使锂-锂对称电池在0.15 mA cm^-2和30℃下稳定地循环1600小时，过电位相当低为30 mV。当用于Li|TiS₂全电池时，实现了201 mAh g^-1的高可逆容量，并在80次循环后保持98.5%，显示了卓越的实际应用潜力。

图3 全电池性能

Synergized Tricomponent All-Inorganics Solid Electrolyte for Highly Stable Solid-State Li-Ion Batteries. Advanced Science 2023. DOI：10.1002/advs.202207627

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潘洪革/刘永锋/方方Adv. Sci.：三组分全无机物固态电解质助力高稳定固态锂电

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