卤化物固态电解质被视为下一代全固态锂电池的关键材料。然而,现有卤化物电解质难以同时满足高电压稳定性、快速离子传输及与氧化物正极活性材料兼容的需求,制约了其实际应用。
近日,我校物理与能源学院张隆教授、黄志高教授等人提出钽/铌(Ta/Nb)共占据策略,开发出一种氟化卤化物固态电解质(Li3NbxTa1-xCl5OF),并实现短时间的球磨制备工艺。通过优化Ta/Nb比例,该电解质获得高离子电导率(3.07 mS /cm)和宽电化学窗口(>4.6 V vs. Li+/Li)。实验结果表明,Ta/Nb共占据显著提升了材料的氧化稳定性,并赋予其低杨氏模量和柔性特征,能适应充放电体积变化,保持正极与电解质的紧密接触。以此电解质组装的全固态锂电池,在4.6 V高电压下,采用SC-NCM88正极展现出202.9 mAh g-1的高比容量,经过200次循环后容量保持85.8%,1000次后仍有84.4%。
研究成果以《Enabling High-Voltage Stability and Interface Compatibility via Ta/Nb Co-Occupation in Fluorinated Li-Halide Catholytes》为题发表于学术期刊《Energy Storage Materials》。福建师范大学为成果第一单位,我校硕士研究生林巧全为第一作者,张隆、黄志高教授以及燕山大学博士生姚景明为共同通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金资助。
文章链接:https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104062