AEM: 揭开纳米多孔β-Li3PS4固体电解质“不为人知”的一面

随着离子电导率可与液体电解质相媲美的硫化物固体电解质的发现，固态电池重新引起了人们的兴趣。其中，经溶剂介导合成的亚稳态β-Li₃PS₄多晶型物质具有较高的室温离子电导率 (≈0.15 mS cm^-1)，引起了人们的广泛关注。然而，这种高电导率的起源及其结构相互作用仍不清楚。

在此，法兰西公学院（Collège de France，也有译作法兰西学院）固体化学与能源教席Jean Marie Tarascon教授等人报道了THF（四氢呋喃）合成的纳米多孔β-Li₃PS₄的深入研究。所谓的β-Li₃PS₄实际上是一种含有THF残余物的多相材料，可以通过适当调整合成条件来调整其相对相含量。此外，作者揭示了材料的离子电导率与其三相的相对含量的直接相关性，非晶相的导电性最强。

图1. 纳米多孔β-Li₃PS₄的溶剂辅助合成路线

作者还发现纳米多孔β-Li₃PS₄和其他磷硫化物电解质对锂金属具有高化学反应性，这在混合在一起时的自燃中得到证明。这项研究揭示了THF合成的β-Li₃PS₄和其他硫化物固体电解质的“隐藏面”，为电池界在为实用的全固态电池选择合适的电解质时提供了新的见解。

图2. 纳米多孔β-Li₃PS₄对锂金属的化学反应性

The Hidden Side of Nanoporous β-Li₃PS₄ Solid Electrolyte, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101111

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