吉大徐吉静Angew：多金属氧酸盐电解质用于高能全固态锂电池

固态锂电池具有高能量密度和安全性的优势，但现有的固态电解质（SSEs）不能满足电池运行的严格要求。

图1.固态锂电池面临的问题及不同电解质的对比

吉林大学徐吉静等合成了新型多金属氧酸盐SSEs（Li₃PW₁₂O₄₀和Li₃PMo₁₂O₄₀），其具有良好的界面相容性和化学稳定性，克服了传统SSE的局限性。研究显示，通过优化Li₃PW₁₂O₄₀的三维Li⁺迁移网络，获得了0.89 mS cm⁻¹的高离子电导率和0.23 eV的低活化能。此外，Li₃PW₁₂O₄₀具有宽的电化学稳定性窗口，既可以容纳锂阳极也可以兼容高压阴极。

图2.Li₃PW₁₂O₄₀的表征

因此，采用Li/ Li₃PW₁₂O₄₀/LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂制备的全固态锂金属电池在截止电压为4.35 V条件下，显示出高达100次的稳定循环，面容量超过4 mAh cm⁻²，并且具有$5.68 kg⁻¹的成本竞争力。

此外，通过同构取代还得到了与Li₃PW₁₂O₄₀同源的Li₃PMo₁₂O₄₀，它与Li₃PW₁₂O₄₀可形成低电阻界面。Li₃PW₁₂O₄₀和Li₃PMo₁₂O₄₀在锂-空气电池中的应用进一步证明，可以获得较长的循环寿命（650次循环）。总体而言，该策略为构建高效、可扩展的固态多金属氧酸盐电解质提供了一种简便、低成本的策略。

图3.Li/ Li₃PW₁₂O₄₀/LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂电池性能

Polyoxometalate Li3PW12O40 and Li3PMo12O40 Electrolytes for High-energy All-solid-state Lithium Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202317949

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