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IF=25.405! 余彥/吳飛翔InfoMat: 用于高能量密度鋰電池的空氣穩定無機固態電解質的挑戰、策略和前景

固態電池被認為是有潛力的下一代儲能設備，具有更高的能量密度和更好的安全性。然而，大多數固態電解質（SSE）對空氣敏感，這導致了電池組裝復雜且昂貴，此外，界面也易受影響。

圖1. 不同SSE材料的性能雷達圖

為此，中科大余彥教授及中南大學吳飛翔教授等人總結了不同類型無機SSE的空氣穩定性相關問題以及相應的策略。首先概述了SSE和固態電池的發展歷史和優缺點。

然后，選擇不同類型的SSE（硫化物、石榴石、鈣鈦礦、反鈣鈦礦、聚合物和NA/LISICON型SSE）作為例子來說明在空氣中的不利相互作用和影響。此外，作者總結了構建不同類型的空氣穩定無機SSE的有效策略。

最后，提供了設計空氣穩定SSE的觀點，旨在實現在大氣中組裝高性能固態電池。

圖2. 當前固態電池SSE的挑戰和未來研究方向

作者認為，在空氣穩定的SSE中，首先要有排列有序的整體框架且鋰離子位于框架中心。在充放電循環中，將有一個鋰離子傳輸通道以滿足鋰離子在負極和正極之間有序傳輸。

然后，還可以實現材料的優化和加速鋰離子傳輸，有利于快速充電和快速放電 SSB 的發展。這樣，將有可能實現具有安全性好、能量密度高、靜態和動態穩定性長、循環壽命長的空氣穩定全固態電池。

圖3. 未來在大氣中組裝固態電池的示意圖

Air-stable inorganic solid-state electrolytes for high energy density lithium batteries: Challenges, strategies, and prospects, InfoMat 2021. DOI: 10.1002/inf2.12248

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