祝红丽AM：用于高能全固态电池的超薄和高离子导电硫化物膜

目前全固态锂电池 (ASLB) 中使用的硫化物固态电解质 (SE) 膜具有高厚度 (0.5~1.0 mm) 和低离子电导 (< 25 mS)，这限制了电池级能量和功率密度。

在此，美国东北大学祝红丽教授等人基于乙基纤维素独特的两亲分子结构、卓越的热稳定性和出色的结合能力制造了一种灵活、超薄且坚固的SE膜。以乙基纤维素为有效分散剂和粘结剂，Li₆PS₅Cl在甲苯中均匀分散，具有优异的成膜性。

通过可扩展的真空过滤过程，膜的厚度得到了很好的控制。此外，乙基纤维素离散分布在SE膜内而不是连续包裹，这通过X射线计算机断层扫描 (XCT) 得到了验证。与此同时，Li₃InCl₆作为LiCoO₂正极的界面稳定剂和离子导体，促进了反应动力学和长期循环稳定性。

图1. 制造SE薄膜的真空过滤方法示意图及表征

因此，报道的硫化物SE膜具有47 µm的低厚度、7.9 mg cm^-2的轻质量、1.65 mS cm^-1的优异离子电导率、4.32 Ω cm²的超低面电阻、291 mS的超高离子电导（比最先进的硫化物SE膜高一个数量级），在80 MPa压力下具有显著的抗压强度和出色的柔韧性。

采用这种SE薄膜和稳定正极的ASLB提供了175 Wh kg^-1和675 Wh L^-1的电池级高重量和体积能量密度。这项工作发现了一种独特的粘结剂，可用于大规模制造用于高能ASLB的超薄、坚固和高离子导电的SE膜。

图2. 基于该SE薄膜的ASLB能量密度

Amphipathic Binder Integrating Ultrathin and Highly Ion-Conductive Sulfide Membrane for Cell-Level High-Energy-Density All-Solid-State Batteries, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202105505

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