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近日，北京大學材料科學與工程學院龐全全團隊設計合成了系列具有高離子電導率的玻璃相硫化物電解質材料，基于該材料所研制的全固態(tài)鋰硫電池，實現(xiàn)了快速固固反應速率和高循環(huán)穩(wěn)定性。相關成果發(fā)表于《自然》。
隨著對高能量密度、長壽命電池的需求不斷增加，全固態(tài)電池由于具有較高的安全性和比能量，在電動交通等應用中具有很強的競爭力?；诹蛘龢O和鋰負極的全固態(tài)鋰硫電池具有高比能量，且其適中的電位不會導致固態(tài)電解質過度副反應，充電時不會釋氧，因此具有更高的本征安全性。然而，全固態(tài)鋰硫電池中的固固硫轉換反應，只能在固態(tài)電解質、活性材料和碳之間的三相邊界發(fā)生，因此反應動力學緩慢，導致電池的速率性能和循環(huán)壽命較差。
為解決這一問題，研究團隊設計合成了系列新型玻璃相硫化物LBPSI電解質材料，該類電解質用于鋰硫電池中，不僅作為硫正極內部的超離子導體，而且本身含有氧化還原反應速度超快的碘，對硫的固固轉化反應起到氧化還原介導的作用，顯著增加了活性位點的密度，實現(xiàn)快速固固硫反應動力學。
團隊利用飛行時間二次離子質譜研究了電池中碘的氧化還原現(xiàn)象，證明了可逆的碘氧化還原行為。基于這種氧化還原介導策略，全固態(tài)鋰硫電池表現(xiàn)出超快的充電能力。該研究成果對于全固態(tài)鋰硫電池的技術發(fā)展具有重要的理論指導意義。
