孙学良院士AM：基于卤化物电解质的高稳定全固态Li-Se电池

固态Li-S和Li-Se电池是很有前景的设备，可以解决由液态系统引起的安全性和电化学稳定性问题。然而，固态Li-Se/S电池由于高电阻界面和狭窄电化学稳定性窗口导致的固态电解质分解，通常表现出较差的循环稳定性。

加拿大西安大略大学孙学良院士等展示了一种基于具有高离子电导率的卤化物固态电解质(Li₃HoCl₆)的集成固态Li-Se电池。

图1 硒或锂化硒与卤化物以及液态电解质中锂盐的相容性

Li₃HoCl₆固有的宽电化学稳定性窗口及其对Se和锂化物质的稳定性通过抑制副反应有效地抑制了电解质和Se正极的退化。此外，理论计算也揭示并证实了固态体系中Se正极锂化/脱锂过程的内在热力学机制。因此，这种集成的固态Li-Se电池系统有效地克服了传统液态和固态Li-Se电池中存在的硒溶解、不稳定性高、界面相容性差和电解质-电极分解等诸多问题。

图2 典型Se-Li₃HoCl₆的充放电曲线、dQ/d/V曲线及原位拉曼

得益于上述优势，所得固态Li-Se电池显示出良好的倍率能力，随着电流密度从0.1增加到0.2、0.5、1和2 C，可逆容量分别保持在615、579、502、369和270 mAh g^-1，并且显示出优异的循环稳定性，该电池在750次循环后仍具有402 mAh g^-1的可逆容量，对应于每个循环0.047%的容量下降。卤化物固态Li-Se电池系统的电化学性能、内在的热力学锂化/脱锂机制和稳定性为具有高能量密度、长循环寿命和增强安全性的下一代电子设备带来了广阔的前景。

图3 全固态Se-LHC-C/LHC/Li电池在25°C下的电化学性能

Highly stable halide electrolyte-based all-solid-state Li-Se batteries. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202200856

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孙学良院士AM：基于卤化物电解质的高稳定全固态Li-Se电池

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