孙学良/王建涛等AFM：电子电导率对低温卤化物基全固态电池的关键作用！

卤化物固态电池（SSB）因其离子电导率高、与正极相容性好等突出优势而显示出无与伦比的应用潜力。然而，在冰点温度下运行卤化物SSB面临着巨大挑战，并且潜在的降解机制尚不清楚。

西安大略大学孙学良、多伦多大学Chandra Veer Singh、国联汽车动力电池研究院有限责任公司王建涛等通过在复合正极中设计不同的添加剂，研究了低温卤化物SSB中电子电导率的影响。

图1. LIC-SSE与不同添加剂在-10 °C下的电化学稳定性

具体而言，这项工作通过设计具有不同电子电导率的添加剂来控制卤化物SSB正极层的电子电导率，其中碳纳米管(CNT)作为导电添加剂，而聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)则表现出半导体特性。结果表明，含添加剂的卤化物电解质 (Li₃InCl₆，LIC)的电化学稳定性受到电子导电程度以及环境工作温度的显著影响。

在室温下，可以检测到LIC-SSE的副产物，尽管分解程度远低于硫化物SSE。但添加有CNT的LIC在-10和-30 °C下表现出优异的电化学稳定性。原因在于高电子电导率显著改善了电荷转移动力学，这对于低温下的电化学性能至关重要。例如，以CNT为添加剂的LIC-SSB在-10 °C下表现出最佳的倍率能力，在0.6 C下的容量为77.6 mAh g^-1，并且表现出令人印象深刻的长期循环稳定性，经过300次循环后容量保持率为89.2%。

图2. 添加剂对-10℃下SSBs电化学性能的影响

X射线吸收光谱（XAS）和XPS结果表明，具有高电子电导率的SSB在-10°C循环后具有优异的结构和界面稳定性。因此，正极层中的电子导电性对于卤化物基SSBs在低温下的性能至关重要，在将导电添加剂控制在适度水平后，也可以提高室温下的性能。

此外，与采用某一种添加剂、不同量改变电子电导率的策略相比，不同电子电导率的不同添加剂的应用为不同的SSB系统提供了更广泛的选择。这项工作开启了对低温SSB的洞察，并为未来高性能全气候SSB的设计提供了有价值的指导。

图3. 复合正极在-10°C循环后的界面稳定性

Regulating Electronic Conductivity at Cathode Interface for Low-Temperature Halide-Based All-Solid-State Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202205594

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